基于微观仿真与极值理论的城市交叉口安全评价方法

为了提升中国的道路安全评价水平,提出一种基于微观交通仿真与极值理论相结合的城市交叉口安全评价方法。首先提出一种新的微观交通仿真标定方法,它是以优化冲突参数后侵占时间（Post-encroachment Time,PET）分布作为标定目标,同时将平均排队长度和冲突数量作为约束条件,并使用遗传算法寻找仿真模型中最优驾驶人行为参数的系统性方法。然后引入极值理论中的极大阈值方法（Peaks-over-threshold,POT）,选用PET值作为模型输入指标,对交叉口年平均事故频率进行预测。选取上海市奉贤区的10个交叉口作为案例分析,对交叉口仿真建模后,分别使用基于平均排队长度的传统标定方法、考虑冲突数量的两阶段标定方法和优化PET分布的多约束标定方法进行标定,并使用POT方法获得各交叉口的事故预测值。结果表明：所提方法在相关性检验、相对安全检验和事故预测3个方面显著优于其他2种标定方法;将其与基于实际观测冲突的极值预测进行对比,发现两者在相交冲突和追尾冲突的事故预测上表现均较为良好,而对于换道冲突的预测较为一般;提出的基于微观交通仿真与极值理论的方法是一种可行的、有潜力的城市交叉口安全评价方法。     

斜风作用下风-车-桥非线性分析系统建立

为了从风作用方向的三维模拟和系统非线性2个角度实现风-车-桥系统的全三维高真实度模拟,首先建立斜风荷载处理方法,采用平均风分解理论对桥梁斜风进行分解,形成桥梁斜风荷载,把桥梁风作用方向模拟域由垂直于桥梁纵轴线的二维平面扩展到三维空间;采用矢量合成法则和线性插值方法,依据车辆位置函数确定桥上车辆任意位置和时刻的合成风速,并基于风洞试验获取车辆气动力系数,形成车辆斜风荷载。然后基于已建立的非线性分析系统,融合斜风荷载处理方法,构建斜风作用下的风-车-桥全三维非线性分析系统,并实现动态可视化。最后采用建立的分析系统,对系列风偏角工况下的桥梁空间动力响应和车辆安全进行分析和评价。结果表明：斜风作用下,桥上车辆事故指标值及桥梁位移响应随着风偏角增大总体上均呈现先减小后增大趋势,且极值均出现在非90°的锐角区;基于风向垂直于桥跨方向的假定所进行的桥梁设计和车辆安全性评价结果偏于不安全。     

考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法（双语出版）

为求解出支盘桩受压时扩径体处相关力学性状,并预测桩基沉降,结合圆孔扩张理论求解出扩径端力与位移关系,并对支盘桩应用荷载传递法。将支盘桩在竖向受压扩径体向下挤土位移的过程,看作土体中的圆孔扩张课题,在合理假定的基础上,分析受压时扩径体与相邻土体的相对位移,推导出扩径体水平内压力与竖向位移的关系,对扩径体下侧面进行力学分析,得出桩土接触作用面A'C段的变化规律及扩径端阻力与竖向位移的关系,并对其进行参数研究。在此基础上,选择桩侧荷载传递函数为双曲线型,桩端为线弹性,对支盘桩应用荷载传递法,得到桩顶沉降曲线及桩体内力。研究结果表明：以圆孔扩张理论推导出扩径端阻力与竖向位移关系的方法,充分考虑了扩径体的几何构造特点和挤土效应,扩径端阻力能充分体现对挤扩角的敏感性,更加符合工程实际;扩径体水平内压力在倒圆台形下侧面呈现非线性分布,随着初始孔径的增大而逐渐减小,随着竖向位移的增加,水平内压力分布的非线性愈加明显;水平内压力值随着竖向位移的增大而增大,随着挤扩角的增大而减小;考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法能有效地求解支盘桩沉降及相关力学性状,且对于支盘桩而言,挤扩角引起的扩径端阻力变化比单纯的侧阻变化更能影响最终承载力。相关方法和结论可以为工程设计提供参考。     

随机交通网络约束最可靠路径问题

为了模拟仿真交通网络中,约束条件下考虑风险性车辆路径选择行为,建立随机交通网络环境下约束最可靠路径问题数学规划模型,并讨论了其对偶问题.采用梯度下降算法求解对偶问题,获得原问题最优值的上界和下界,通过迭代获得原问题的近似解.针对Sioux Falls network展开数值试验并对数值结果进行了对比分析.计算结果表明：在随机交通网络环境下,无约束和有约束条件下求解的最可靠路径是不同的;不同的资源约束条件下求解的最可靠路径也是不同的,资源约束条件对交通网络中最可靠路径的选择有很大的影响.     

信号控制交叉口机动车绿灯间隔-安全可靠度曲线簇

为了提高信号控制交叉口(以下简称为“交叉口”)的安全性,提出一种基于安全可靠度的交叉口机动车绿灯间隔计算方法,并绘制面向工程应用的绿灯间隔-安全可靠度曲线簇. 首先,对经典的交叉口绿灯间隔计算方法进行了归纳;其次,推导出基于安全可靠度的绿灯间隔计算方法公式并对各影响因素进行敏感性分析;再次,基于Monte Carlo算法模拟反应时间与车辆减速度的交互过程,对模型进行求解;最后,根据模拟结果,绘制了典型交叉口宽度 (15~35 m)、车辆运行速度(15~40 km/h)及安全可靠度(50%~95%)取值下的交叉口绿灯间隔-安全可靠度曲线簇.结果表明：经典的交叉口绿灯间隔计算方法的核心缺陷在于未考虑车道组内车辆行为参数的随机性;交叉口绿灯间隔受多个因素影响且服从正态分布,绿灯间隔对反应时间(32.46%)及车辆减速度(24.68%)的敏感性最强.将安全可靠度引入绿灯间隔计算过程中,一方面提供了一种基于概率论的计算思路与方法,另一方面为定量地分析交叉口绿灯间隔的安全性提供了依据.     

博弈论在公交票价中的应用

以旅客行为时间价值为原理,通过建立博弈论模型进行分析,说明旅客利用公交出行过程中单位时间价值的变化和快速轨道交通方式出行价格的变化引起最优票价的波动,并建立城市快速轨道交通与常规公交动态定价博弈模型,以具体案例为例,并进行求解,指出交通企业定价应该采取动态调整策略。     

两种集结模式对编组站解体系统的经济比较分析

分析货车在编组站解体系统的作业规律,建立解体系统排队模型.分析定时、定编集结模式对下游区段站解体系统相关经济指标的影响,应用补充变量法得到两种集结模式货车在下游区段站解体系统的平均停留时间公式.以山海关编组站车流为例,计算两种集结模式在解体系统的相关经济效益值,得到结论：定时集结相比定编集结节省的货车时间成本远大于其消耗的调车机车小时成本,具有较强的经济优越性;在求解两种集结模式经济适用性时,有必要考虑对下游区段站解体系统的影响,从而得到较为精确的经济适用条件,为实际工作提供理论基础.     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

地铁车辆设备运用与维护的博弈协作研究

在地铁车辆的维护决策过程中,公司各部门之间会存在隐形的利益竞争,为探 讨这种隐形竞争对车辆设备预防性维护计划的影响.结合地铁车辆设备的动态衰退规律, 采用非完美维护策略,建立了设备阶段性衰退的故障率函数模型.基于动态博弈理论,以 运营部门与维护部门为博弈参与者,分别建立了运营优先和维护优先的Stackelberg 博弈 模型,并通过逆向归纳法求得博弈模型的纳什均衡解.结果表明：博弈方法在车辆设备维 护决策中是可行且有效的,而且具有优先权的一方在维护决策中更有优势.与传统的优化 方法比较,博弈方法的动态性和灵活性强,适应性更好,可为决策管理层提供重要的决策 支持.     

基于宏观基本图的相邻子区协调控制方法

为了提升道路网整体运行效益,克服针对单个控制子区的最优化控制可能造 成的拥堵转移,本研究基于宏观基本图的概念,建立控制子区间驶入驶出交通量的协调 控制模型.该模型以两个相邻控制子区为对象,考虑各子区自身宏观基本图特征及交通量 流入流出关系.在运用博弈论对其相互作用进行描述的基础上,提出了一种以两个子区整 体运行效益最大化为目标的博弈控制逻辑及其求解流程.通过VS2010 对所建立的博弈进 行仿真,验证了模型的可行性及控制效果.研究表明,不同的控制策略对相邻小区的运行 水平（收益）会造成不同的影响,但经多次博弈后,两相邻控制子区整体运行状况可稳定 在一个最佳水平.博弈结果显示路网容量相对较小的控制子区更应受到保护,当内部车辆 数达到最佳车辆数时应对其进行流入限制.