基于效率-安全评价的近距离错位交叉口信控优化

在城市中2个近距离错位交叉口之间的交织路段,来自不同方向的车流相互干扰严重,尤其是在交织长度限制下的连续换道操作,对交通效率和安全水平造成不良影响.因此,基于效率-安全综合考虑,研究了一种安全协调信号控制方案.即在上游交叉口的支路处设置右转信号灯,将交织路段内主、次路的车流冲突点进行时间和空间上的分离,并对近距离错位交叉口进行系统的相位和配时优化设计,从而达到降低车辆运行延误、提高行车安全性的目的.以福州市浦上大道-金州南路-金港路交叉口为例,运用Vissim微观仿真软件和SSAM替代安全评价模型,从效率-安全2个方面综合比较安全协调信控方案与信控现状、单点优化方案的优劣.实验结果表明,相对于信控现状,单点优化方案和安全协调信控方案的效率-安全水平分别提升了36.17% 和57.17%,验证了安全协调信控方案的优越性.此外,通过Vissim调整2个交叉口之间的距离,比较安全协调信控方案和单点优化方案相对于信控现状的效率-安全综合优化程度.研究表明,近距离错位交叉口的间距越小,安全协调信控方案的优越性越明显.     

城市公交线路模态行驶工况构建研究——以西安市公交线路为例

模态行驶工况是公交车运行和排放的基础研究之一.从线路代表性和覆盖面角度出发,统计市区和市郊线路强度并排序,确定测试公交线路.采用GPS设备对测试线路公交车实际运行状态进行试验,提出以线路强度比为基础的线路耦合方法,以西安市为例建立样本数据库.基于参考模型设置优化变量,通过分析样本特征值确定模型目标函数和约束条件,采用多目标优化理论优化模型关键数据点参数,建立西安市区和市郊公交线路模态行驶工况.经工况验证可知,市区和市郊模态工况与验证样本的特征值误差分别为8.54% 和2.77%,比功率分布误差分别为0.37% 和0.78%.结果表明,建立的模态工况在数理分析和比功率分布2个维度均能更准确地反映西安市公交车实际运行状态和排放相关特征.     

基于可变车道的交叉口时空资源优化配置

交叉口在潮汐交通影响下会产生各流向不均衡现象,容易使进口道利用效率低下,形成拥堵.常用的应对措施是设置适用于交叉口的导向式可变车道.基于可变车道,提出信号交叉口时空资源优化配置方法.在空间上,为寻求交叉口各流向之间的均衡化,以同一相位下各流向流量比之间的差值尽可能小以及总体的流量比之和尽可能小为目标,以各进口道各流向的交通量为基础数据,考虑进、出口道通行能力匹配等约束,同时考虑直右合用车道设置问题,构建车道功能划分模型.时间上配以Webster信号配时模型.以时段为单位,得到各个时段优化的车道功能划分和信号配时,从而确定可变车道的设置.以实际交叉口为案例,通过设置现状组、对照组、模型组对比分析该方法的效果.通过Vissim交通仿真,结果表明,相比于固定的车道功能,模型优化后能降低交叉口10%的延误.     

混合交通流条件下区域交通信号控制优化模型

针对传统区域交通控制技术无法应对机非冲突干扰的问题, 结合中国城市道路混合交通流的特点, 研究了交叉口与路段非机动车对机动车的干扰。分析了区域路网机动车交通特征, 确定了混合交通特性相似的区域。基于路段非机动车的阻滞作用, 分析了交叉口通行能力的折减与相邻交叉口相位差的优化。以区域路网机动车总延误为优化目标, 建立了非机动车影响条件下的区域交通信号控制优化模型, 优化了信号周期时长、绿信比和相位差等参数, 并利用遗传算法求解模型。利用VISSIM仿真软件, 以上海市杨浦区五角场环形区域路网为例对优化模型进行验证。验证结果表明: 现状信号控制方案下区域路网7个交叉口机动车的车均延误为24.5~42.9s, 平均为35.99s, 路网总延误为256.39h, 优化后交叉口的车均延误为21.8~36.4s, 平均为30.12s, 路网总延误为214.57h, 7个交叉口车均延误减少了10%~24%, 平均为16.31%。可见, 优化模型能够显著降低区域路网车均延误与总延误, 提高区域路网通行效率。     

铁路枢纽内快运班列车流组织的鲁棒优化研究

针对当前生产运营中较少考虑货运站点货物需求不确定性以及客户对货物运到期限的要求,设计双层时空服务网络描述枢纽内快运班列车流组织过程.该网络分为货源层和编组层,货源层中带有方向别的车流选择延迟弧或运输弧在相应时段到达编组层中的编组站.同时考虑编组站办理方向总数和车流组织基本约束,构建了铁路枢纽内快运班列车流组织鲁棒优化模型(CR),使用IBMILOG Cplex软件对模型进行精确求解.通过算例和大规模测试进行验证分析,结果表明,当ω=0.03时,鲁棒模型的目标函数值比随机优化模型(CS)的目标函数值降低5.10%,发送车数提高5.66%,最长求解时间为82 s,鲁棒性强于随机优化模型.虽然确定性模型(CD)在—些情景下可以获得较优的解,但是在需求不确定的条件下,确定性模型目标函数值要差于随机优化模型和鲁棒模型.当枢纽内货运站点数设为50时,时空网络服务弧段数达317,模型的求解时间为1 375.4 s,在可以接受的时间范围内.     

考虑预约的高速公路交通流主动式时空优化模型

为主动缓解路网流量时空不均衡问题,构建基于预约通行的高速公路拥挤度预评价模型和时空优化模型。通过融合车主预约需求数据和历史数据,修正预测交通量并进行拥挤度预评价,建立时空优化模型寻找最优出行时段和线路,利用费率优惠引导车主选择错峰出行。以广深高速和广深沿江高速为背景进行案例分析,结果表明:通过费率优惠引导车主预约并选择错峰出行能有效缓解路网流量的时空不均衡问题;预约平台的市场占有率会对流量分布产生影响;存在一个使路网达到均衡状态的市场占有率,此时路网流量分布情况不再变化。     

无人水面艇航向航速协同控制方法

针对无人水面艇(USV)在未知干扰环境下的自主运动控制问题,研究基于模糊自适应算法的USV航向、航速协同控制方法。设计以航向角偏差量和直线距离偏差量为输入量,以及以舵角偏转控制量和油门开度控制量为输出量的模糊控制算法,并通过以航向角偏差率为输入量及以控制周期为输出量的自适应控制,使系统响应外部环境的变化。以抵达目标点的时间和舵角变化次数的加权最小值作为优化目标函数,分析论域、控制周期等参数对控制效果的影响。优化分析的结果表明:此方法在不同海面风、浪、流随机干扰的条件下,均能使无人艇抵达目标点,实现点对点的自主航行。     

船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展

\t  目的  轴系的纵向振动是引起船体振动的重要因素之一,安装纵向减振器能有效减小轴系纵向振动,进而控制船体的振动噪声,但减振器参数的变化会引起轴系振动特性的变化。\t  方法  以某轴系试验平台为研究对象,建立有限元模型,在直线校中状态下,分析轴系纵向刚度与其纵向振动的关系。在此基础上,建立该轴系纵向减振模型,对减振器参数进行无量纲化,保持减振器质量不变,采用寻优算法求解减振器的优化阻尼值和刚度值。\t  结果  通过比较轴系纵向减振器参数优化前、后轴系的纵向振动频域响应情况,表明减振器参数优化后可有效减小该轴系的纵向振动。\t  结论  研究结果能够为轴系纵向减振器参数优化提供理论依据。     

仿真技术在舰船动力装置生命周期中的应用研究

  目的  在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。  方法  建立舰船动力装置多学科集成优化设计系统框架,并对动力装置多学科优化技术、现代设计工具技术、协同仿真、支撑环境、设计软件开发等关键技术进行深入研究。  结果  给出了有效的解决方案。  结论  研究成果能为开展舰船主动力装置多学科集成设计优化提供一定的参考,同时为舰船动力装置设计水平的提高奠定一定的基础。     

基于鲁棒性的船体中横剖面多目标优化

工程应用中在进行鲁棒性优化设计时,要求所求出的解既要具有较高的质量,又要满足一定的鲁棒性要求。将鲁棒性优化问题转化为一个双目标的优化问题,即一个目标为解的最优性,另一个目标为解的鲁棒性,并针对一艘最大应力接近许用应力的多用途船进行基于鲁棒性的中横剖面优化设计。首先,用支持向量机的方法建立船体舱段的近似模型,用于求取舱段的最大应力,并结合蒙特卡罗积分的思想构造出表示最大应力鲁棒性的函数;随后,以最大应力最小和最大应力的鲁棒性函数值最小为目标函数,设计出一种求解鲁棒性最优解的粒子群多目标优化算法。优化结果不仅能降低船体结构的最大应力,同时还可较大程度地提高最大应力的鲁棒性,证明了该方法的可行性。