新型混合交通流场景下交叉口信号控制和轨迹控制协同优化方法

针对人类驾驶车辆（human driven vehicle,HDV）和智能网联车辆（connected and autonomous vehicle,CAV）组成的新型混合交通流场景,现有的交叉口协同控制方法中,集中控制和单车控制分别对中央控制器的算力和车载计算单元的算力要求较高。本文研究了1种将元胞传输模型（cell transmission model,CTM）与双层规划模型相结合的协同优化方法,利用可调整的元胞长度平衡求解信号控制与CAV轨迹优化2个问题所需的算力,从而灵活地根据中央控制器和车载计算单元的算力分配计算资源;通过上层模型预测交通流状态并优化信号控制参数,引入动态调整元胞长度规则,降低中央控制器的计算负担;基于上层的交通状态预测结果,利用下层模型对CAV轨迹进行全局规划,进一步提升交叉口通行效率。同时,为了提升解的最优性和求解的实时性,采用结合随机梯度下降法和遗传算法的迭代优化算法,避免陷入局部最优的同时提升求解效率。最后以无锡市先锋中路与春风南路交叉口数据为例,验证了不同CAV渗透率下优化的效果,结果表明：①相较于基准方案,本文提出的协同优化方案最高可以降低交叉口8.09%的车均行程时间,降低了交叉口拥堵向上游的传播;②当CAV渗透率为30%、60%和90%时,优化比例为2.51%、5.08%和7.88%;③在进口道流量大于3 000 pcu/h时,仍能在100s内获得最优信号控制方案,可支持实时优化。该方法可以有效改善城市交通拥堵,提高新型混合交通流场景下交叉口的通行效率。     

铁路隧道洞口高陡危岩稳定性分析及加固防护技术

针对浩吉铁路高家山隧道洞口段高陡危岩存在落石发育,严重影响线路施工与运营安全的问题,通过三维激光扫描技术得到点云数据,建立危岩体与隧道洞口数值模型,分析危岩落石运动轨迹和边坡的稳定性,并提出针对性防治技术。结果表明：隧道洞口高陡危岩体的发育类型主要为坠落式和倾倒式,最大位移量达到24 mm;危岩失稳后大部分落石会与高家山隧道出口、白水川大桥和薛寿路发生碰撞;采用主动防护网和垫墩式压力注浆锚杆结合技术加固危岩体,采用钢筋混凝土挡墙和被动防护网建立消能降速平台。     

基于航测数据的不同风格换道轨迹规划

不当的换道行为可能危及交通安全,导致交通事故和拥堵,因此有必要探索不同驾驶风格下在车道出口的换道轨迹. 本文利用中国高速公路和快速路拥堵场景数据集中的车辆轨迹数据,采用K-means算法将驾驶人分为谨慎型、普通型和激进型三类;通过聚类分析和换道时间预测,以最小化换道纵向位移和行驶稳定性加权值之和为优化目标,同时以舒适性和安全性评价指标为约束条件,采用五次多项式进行最优换道轨迹规划;随后,使用遗传算法解决轨迹规划问题,基于Prescan、CarSim、MATLAB/Simulink仿真平台建立横纵向联合控制二自由度车辆动力学模型;最后,设计自车前车、目标车道前车和目标车道后车三种典型换道场景,并通过仿真实验评价不同驾驶风格下的换道轨迹规划效果和车辆轨迹跟踪控制效果. 实验结果表明：在目标车道有车的场景下提出的融合驾驶风格的轨迹规划算法使得规划的换道轨迹增加了激进型驾驶风格的换道时长,同时减少了普通型和谨慎型驾驶风格司机的换道时长,进而能够确保换道过程的时效性、安全性和舒适性.

     

超空泡射弹尾拍弹道稳定性的数值研究

针对超空泡射弹在水下航行过程中的运动稳定性问题,本文基于耦合欧拉—拉格朗日(CEL)方法,在对射弹尾拍航行的数值模拟、尾拍水动力载荷特性分析的基础上,对射弹的尾拍稳定机制进行研究,通过尾拍初始攻角、尾拍最大攻角、失稳临界攻角对射弹尾拍过程进行表征,并揭示超空泡航行稳定性与攻角的关系.而后,对本文锥台形式的射弹的航行稳定性进行评估,通过对其尾拍航行过程中压心位置变化的典型过程、射弹的静稳定度的分析表明,此超空泡射弹总体符合常规无控弹箭的12％～20％静稳定度要求.最后,本文得到超空泡射弹的外形设计需满足的空泡空间约束、尾拍航行稳定性约束以及静稳定度约束原则,进而从尾拍位置、尾拍范围的控制角度,对往复大扰动射弹的外形设计提出建议.     

基于浮动车速度波动特征的交通状态识别

为实现路段交通状态的准确判别,解决单参数无法直接识别道路交通状态问题,本文利用高频浮动车速度数据,使用灰度共生矩阵特征值对比度和逆方差表示车辆行驶的波动特征。基于城市道路交通状态变化的动态性与连续性,围绕固定时间窗口内车辆的平均车速、对比度和逆方差,采用FCM (Fuzzy c-means)算法进行聚类分析,得到畅通、平稳、拥挤和阻塞这4种状态阈值。提出基于多维高斯隐马尔可夫模型的交通状态识别方法,分别以3,5,6 min固定时间窗口训练模型。模型状态转移矩阵表明,时间窗口越小其保持原有交通状态的可能性越大,时间窗口越大交通状态突变的可能性越大。使用不同序列长度对比3种时间窗口在测试集中的识别精度,结果表明,随着序列长度的变化,精度显示出先升高后降低的趋势,且固定时间窗口越大,不同序列长度的识别精度变化越均匀。最后利用5 min固定时间窗口划分数据使用本文方法和支持向量机以及随机森林分别进行道路交通状态识别,综合精度分别为92.00%、84.89%、88.48%,同时本文方法在查准率、召回率和F1度量(F1-score)指标均优于其他两个模型,说明道路车速的波动特征可以很好地反映道路交...     

高速公路车辆轨迹摆动特征与小客车道宽度研究

为明确车辆在高速公路车道保持阶段行驶过程中的轨迹横向摆动行为特征,利用高速公路无人机航拍的车辆轨迹数据集,基于车辆位置坐标提取行驶轨迹和速度,计算车辆在自然驾驶状态下的轨迹摆动特征指标,包括轨迹横向摆动的幅度和在摆动周期内的纵向行驶距离,分析不同车型的速度分布特征,研究行驶速度和车道位置对车辆轨迹横向摆动指标的影响。结果表明,尽管小型车和大型车的车身尺寸和动力性能存在显著差别,但两者的轨迹摆动幅度在整体上基本相同,两种车型的摆动幅度平均值分别为0.587 m和0.560 m,摆动周期内的行驶距离分别为252.95 m和251.99 m;车辆轨迹的横向摆动幅度对速度变化不敏感,不会随速度增加而增大,在高速条件下趋于平稳甚至下降,同样,摆动周期内的行驶距离与行驶速度之间未见显著相关性;不同的车道位置对轨迹摆动行为有一定影响,对小型车而言,车道位置由内向外变化时,轨迹摆幅有一定的增加趋势,而大型车的轨迹摆幅则是中间车道最小;国内高速公路车辆轨迹摆幅略高于德国HighD数据集的分析结果,但整体上非常接近;根据车辆轨迹的横向摆动幅度特征,可以确定高速公路小客车专用车道(或是小客车专用高速公路)的...     

信号交叉口行车风险场建立及车辆通行行为优化

随着汽车逐步向智能化、网联化发展,智能网联车辆逐步进入实际应用阶段。进行智能网联车辆的通行行为优化,对提升驾驶安全性和行车效率,避免事故发生和交通拥堵至关重要。车辆在通过交叉口时将受到很多环境及运动因素的影响,而现有的通行优化模型难以准确表达各类因素共同作用下的行驶环境。为此,基于风险场理论建立由环境场和运动场组成的信号交叉口行车风险场,表征信号交叉口中每点的实时行车风险程度,从而引导车辆驶向风险值低点,并提供下一步长的位移及速度指引,实现车辆的动态轨迹优化及速度控制。典型场景下的仿真结果表明：在优化模型的控制下单车的信号交叉口通行效率明显提升,其中直行方向车辆单车平均通行效率提升最高,平均提升6.35%,通过对交叉口面积内所有车辆进行通行行为优化,交叉口通行效率提升了9.3%,这表明所建模型可以准确表达交叉口行车环境并优化车辆通行行为。研究结论可应用于自动驾驶车辆的交叉口通行控制,并为网联环境下的行车环境表达和安全驾驶控制提供模型基础。     

非自由交通流的non-FIFO车辆轨迹估计算法

将三角基本图的交通状态细分为自由流、中断和拥堵;基于非自由流特性,重新划分了U型时空域,以此找到适合的波速范围;重新确定了上游边界累积流量,使得边界函数刻画不过于宽泛;建立了非自由流Newell模型,并提出了使用该模型的判断条件;引入了车辆秩参数,达到在多车道上描述车辆超车现象的目的,并建立了更精确的车辆秩估计模型,从而建立了非自由流Newell扩展模型;提出了针对非自由流下2种情形的车辆轨迹估计算法,根据是否存在超车现象分为先进先出(FIFO)情形与非先进先出(non-FIFO)情形;结合数值模拟和实际交通案例,验证了算法的有效性。研究结果表明：2种情形下的轨迹估计算法都是有效的,当超车现象存在时,non-FIFO情形的估计效果较准确和稳健;在数值模拟研究中,non-FIFO情形的估计误差相对FIFO情形下降13.45%,non-FIFO情形更优;实际交通案例中,2个小汽车数据集在non-FIFO情形的估计误差相对FIFO情形均有所下降,下降幅度分别为2.38%、2.04%,且估计误差均服从高斯混合模型;公交车数据集因不存在超车现象,non-FIFO与FIFO情形的估计误差相等,均为4.90%,且估计误差服从伽马分布。可见,所建立的非自由流Newell模型对于中断多或拥堵状态占比多的交通数据均是有效可行的,且所提出的non-FIFO和FIFO情形的轨迹估计算法效果表现良好。     

整车内饰背光光源与照明的现状与动向

介绍汽车行业整车内饰背光光源与照明的现状,结合LED在其领域的综合应用,简单阐述整车内饰背光发展动向。     

异步牵引电机定子磁链轨迹跟踪控制技术研究

为解决大功率交流传动系统中因功率器件的低开关频率所导致的PWM波形谐波大的问题,提出了一种基于新型优化同步调制的定子磁链轨迹跟踪控制算法,离线状态下以电机电流谐波总和最小为优化目标求得逆变器在各种分频数下的优化开关角,从而得到定子磁链的运行轨迹;系统正常工作过程中实时计算出定子磁链轨迹的各个特征门槛值,根据观测到的电机定子磁链值与各个特征门槛值进行闭环控制,实现基于定子磁链轨迹跟踪控制的同步调制算法。仿真及试验验证了所提算法的正确性和可行性。