高速公路相机自动标定及道路坐标系构建

为解决高速公路场景下利用视频监控系统正确描述车辆相对于道路的空间位置问题，通过引入Frenet坐标系概念，提出一种基于相机自动标定的道路坐标系模型。在相机自动标定阶段，利用线分段拟合方法从曲线车辆轨迹中提取平行于直线路段的轨迹点，并通过级联霍夫变换精确估计道路方向的消失点。然后,根据多车辆三维模型约束，对相机参数进行迭代优化。基于标定结果，将车辆轨迹映射到世界坐标系平面上，并用3次样条插值进行拟合。根据大量运动车辆在道路平面内形成的轨迹域分布特征，综合边界约束估计道路中心点。最后，结合道路中心线在各点处的法线向量与车道宽度信息确定平移量，并利用点平移运动拟合车道线，实现道路坐标系的自动建立。使用真实高速公路视频数据，在多种道路条件下进行试验。研究结果表明:在标定阶段，构建方法对不同高速公路场景的最大标定误差不超过11.55%;与最新的方法相比，直线道路平均标定误差分别降低6.68%和3.58%，弯曲道路平均标定误差分别降低7.43%和2.61%;在道路坐标系构建阶段，构建方法的平均投影距离为0.077 m，接近最新方法的0.069 5 m；而其平均精度为0.916，显著优于最新方法的0.663；所提道路坐标系能够自适应道路形态的变化，有效解决了从监控视频中描述车辆与道路之间相对位置关系的问题。     

Temporal and spatial variation in allocating annual traffic activity across an urban region and implications for air quality assessments

Patterns of traffic activity, including changes in the volume and speed of vehicles, vary over time and across urban areas and can substantially affect vehicle emissions of air pollutants. Time-resolved activity at the street scale typically is derived using temporal allocation factors (TAFs) that allow the development of emissions inventories needed to predict concentrations of traffic-related air pollutants. This study examines the spatial and temporal variation of TAFs, and characterizes prediction errors resulting from their use. Methods are presented to estimate TAFs and their spatial and temporal variability and used to analyze total, commercial and non-commercial traffic in the Detroit, Michigan, U.S. metropolitan area. The variability of total volume estimates, quantified by the coefficient of variation (COV) representing the percentage departure from expected hourly volume, was 21%, 33%, 24% and 33% for weekdays, Saturdays, Sundays and holidays, respectively. Prediction errors mostly resulted from hour-to-hour variability on weekdays and Saturdays, and from day-to-day variability on Sundays and holidays. Spatial variability was limited across the study roads, most of which were large freeways. Commercial traffic had different temporal patterns and greater variability than non-commercial vehicle traffic, e.g., the weekday variability of hourly commercial volume was 28%. The results indicate that TAFs for a metropolitan region can provide reasonably accurate estimates of hourly vehicle volume on major roads. While vehicle volume is only one of many factors that govern on-road emission rates, air quality analyses would be strengthened by incorporating information regarding the uncertainty and variability of traffic activity.     

基于中国人体驾乘姿态的汽车人机空间布置研究

合理的人机空间布置对汽车的舒适性与安全性至关重要,人体驾乘姿态是汽车人机空间布置的依据。文章设计试验,扫描得到500样本分别在8辆车中的驾乘姿态数据,对数据进行统计分析,建立驾驶员座椅适宜线方程与中国人体2D模板,基于标杆车进行验证,结果显示,方程及模板精度较高,符合中国人体驾乘特征。该研究为汽车人机空间布置提供理论依据,为研发适合中国人驾乘的车辆提供支撑,对建立中国汽车人机设计体系具有重要意义。     

位于圆曲线上的人行钢拱桥设计

为满足金象湖公园1号人行桥跨越公园水域、景观要求,以及保障行人和消防车辆通行,采用"空间曲线桥型、网状异形支撑"设计思路进行桥梁设计。该桥设计为全长79.48m的上承式钢结构刚架拱桥,拱肋及主梁均采用异形钢箱梁,拱梁结合段处拱肋与主梁结合为一整体,基础采用斜PHC管桩基础。通过将拱桥平面投影设置于圆曲线上,达到"空间曲线桥型"的桥梁造型要求;在拱座顶部设置树杈形装饰构件既实现了"网状异形支撑"的生态景观效果,也使得主体结构受力模式更明确、合理;通过优化拱桥平曲线半径,使结构静、动力性能与景观需求达到平衡;采用斜向PHC管桩群桩基础,增强了基础抗推刚度、节省了工程投资。结构分析结果表明,桥梁结构应力、变形及自振竖向频率结果均满足规范要求。     

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针对公路运输面临节能减排的严峻形势,提出一种公路运输周转量的空间计量模型来分析公路运输周转量的空间相关性。首先,用空间自相关Moran指数法检验中国省域公路运输周转量的全域空间依赖性,然后,利用公路运输周转量的局域空间相关性检验确定空间集群效应高的地区。在此基础上,构建公路运输周转量的空间滞后模型和空间误差模型,分析省域公路运输周转量的影响因素。通过情景假设考察空间集群效应高的地区,公路运输周转量减少对周边地区的影响,以及其对全国节能减排效果的贡献。     

深圳市空间结构多情景假设下的交通评估

深圳市在空间规划上长期坚持多中心结构,但在土地资源紧张和机动化交通需求激增的情况下,其城市空间发展趋势具有一定不确定性。因此,有必要对深圳市空间发展趋势开展多情景假设下的交通评估。在探讨快速轨道交通对多中心空间结构引导作用的基础上,构建单中心极化发展和多中心均衡发展两种空间结构情景,以及有无快速轨道交通两种交通方案。从土地利用与交通一体化、环保低碳、以人为本、关键走廊交通需求四个方面选取交通评估指标,定量化评估四种情景对应的交通特征。结果表明,城市空间结构对评估指标的影响远大于快速轨道交通的影响,而快速轨道交通主导的多中心空间结构是深圳市未来发展的理想模式。     

高速公路重大交通事故时空影响范围研究

据交通波理论和Greenshild流量—密度曲线,建立了事故状态下的交通分析模型。将事故的持续过程和消散过程分解为4个时区：扩展时区、稳定时区、启动时区和消解时区。考虑了对出入口采取限流和分流控制措施后,分流波对事故影响线运动的影响,得到了扩展时区、稳定时区与启动时区的时空影响范围。根据车流状态恢复初期,交通流特性将沿流量—密度曲线作非线性变化,达到稳定后作线性变化,推导了事故影响线消散时空影响范围,从而得到了事故全过程的解析解。结果显示：分流后事故空间影响范围将减小79.4%,从事故解除到恢复到事发前运行状态共需16 min。     

新型限滑差速器及空间凸轮结构的优化

针对现有轮式车辆中限滑差速器存在的问题,提出了一种新型限滑差速器总成结构．首先根据凸轮机构从动件数学模型及运动规律,利用共轭曲面包络原理及微分几何理论,推导出新型限滑差速器关键元件空间凸轮机构的工作廓面方程及在接触点处的诱导法曲率方程,然后以接触点处的诱导法曲率最小化,作为新型限滑差速器空间凸轮结构优化设计目标．结果表明,诱导法曲率随从动件半径和运动周期增大而减小,有利于减小曲面间的接触应力;但由于从动件参考工作区域变小,局部磨损加剧,使新型限滑差速器机构工作寿命缩短．     

一种复杂产品虚拟装配动态模型可见性计算方法

针对复杂产品模型较大、小型零部件多的特点,提出一种动态装配对象可见性计算方法.该算法将装配结构树表达为层次包围盒场景图,在实时绘制时结合视锥剔除和细节剔除,采用改进的快速查询策略实现虚拟装配对象的可见性判断和剔除.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态装配对象中的细小像素个体,使虚拟装配复杂动态场景的实时绘制效率得到明显提高.     

中高水头大型三角闸门静力数值分析

引江济汉通航工程龙州垸船闸三角闸门规模和承受水头为国内外现役和在建船闸三角门之最.由于三角闸门空间结构复杂,结构尺寸大、计算工况多、受力复杂,在设计计算时无成熟的计算公式.为了掌握该闸门结构在各种工况下的应力、应变情况,采用ANSYS有限元分析软件建立了大型三角闸门的有限元模型,分析了三角闸门结构的应力、位移以及稳定性等,并校核了该闸门的强度和刚度,评估闸门的安全性.计算结果为完善闸门结构的设计提供了依据,同时对闸门安装、运行都有很好的指导意义.