基于路侧多机视频目标关联与轨迹拼接的车辆连续轨迹构建方法

针对单个相机覆盖区域有限的问题,本文提出了通过路侧多个相机获取车辆连续轨迹数据的方法。在路侧端布置多台固定相机采集视频数据,采用直接线性变换算法解决相机外参造成的画面畸变问题;通过全时域抽帧提取图片训练样本,采用YOLOv5训练车辆检测模型;针对偶发的车辆漏检情形,通过完整性检查可以筛查出此类情况并修复;针对连续多帧漏检或误检导致的目标关联问题,通过异常轨迹核查算法及数据修复工具解决;针对相机斜下方区域的车辆轮廓变形问题,采用车辆检测轮廓修复算法解决车辆在不同路段检测框大小不一的问题;提出了基于车辆质心坐标匹配的方法实现相邻机位间的车辆轨迹拼接。基于上述多机视频目标关联与轨迹拼接方法,在多机位时间同步下构建了覆盖武汉珞狮路高架桥的车辆连续轨迹数据集,轨迹数据集验证结果表明：数据集涵盖从畅通到拥堵的各种交通状态,包含多段分合流区域,数据集连续时长达到3.5 h,覆盖区域1.41 km;车辆检测模型的召回率达到93.23%,准确率达到98.51%,F1分数为95.80%;数据集包含主路及各处匝道汇入的轨迹共25 734条,其中覆盖道路全域的完整长轨迹15 004条。本研究丰富了路侧多机视频目标关联与轨迹拼接方法,有助于路侧宽域车辆连续轨迹构建及交通管理与控制。     

中欧集装箱海铁复合运输网络脆弱性分析

中欧贸易运输涉及多个港口和车站,构成复杂的运输网络,网络枢纽节点受到自然灾害、安全事故等影响失效,导致网络仅局部连通,进而影响全局效率。为量化分析中欧集装箱运输网络在枢纽节点失效后的网络功能变化程度,基于中欧班列和海运航线网络构建海铁复合运输网络。在此基础上结合负荷-容量级联失效模型提出1种网络脆弱性仿真模型,模型考虑到节点容量、攻击方式及负载分配策略3类影响因素,并设定网络连通性及网络效率为脆弱性测度指标,仿真实验分析影响该网络脆弱性的因素与演化规律,并通过网络效率变化曲线判断了关键节点。结果显示,中欧集装箱海铁复合运输网络共计167个节点,网络具有无标度和小世界特性,度相关性系数为0.13,网络体现弱同配性,度值相近的节点倾向于互相连接;针对枢纽节点的蓄意攻击相比随机失效的网络更脆弱,失效节点数为3时,蓄意攻击下的网络连通性和效率对比随机失效时,分别下降20.15%和37.19%。从影响因素看,基于地理距离对失效节点负载进行重新分配的策略会加剧网络崩溃,节点容量的增加使网络更为鲁棒,当容量冗余系数增到0.2后,脆弱性指标达到临界阈值,外界干扰不再对整体网络产生影响;海港失效对网络效率的负面影响高于铁路站点,而欧洲港口的影响又高于中国港口。从关键节点识别看,欧洲港口中康斯坦萨港失效时网络效率降幅最大,达88%,中国区域为上海和宁波,降幅均为76%。研究结论有助于理解中欧集装箱海铁复合运输网络的脆弱性影响因素,在突发事件中优先保护关键节点,优化货流分配,从而提升部分枢纽节点失效时的运输网络鲁棒性。     

基于SVM的水上交通事故严重程度的影响因素研究

为研究水上交通事故中事故严重程度的影响因素,减小水上交通事故发生时的人员伤亡及财产损失,对2015-2016年的水上交通事故统计数据的分析.选取了水上交通事故数据中的船舶类型、事故发生时间、地点、船舶吨位、能见度和风力等级等相关因素建立了事故信息库.根据水上交通事故造成的人员伤亡数量和财产损失的大小,将事故严重程度分为3个等级,并建立了基于支持向量机(SVM)的三分类模型.然后通过交叉验证以及网格搜索算法优化SVM分类模型的惩罚参数和核函数参数,得到最优的分类模型.模型建立后,利用SVM-RFE算法求解上述影响因素对事故严重程度的权重值并排序,筛选出对于事故严重程度影响最大的因素.结果表明,支持向量机三分类模型总体分类准确率可达70% 以上;同时自沉事故、渔船事故和秋季发生的事故易造成较大的人员伤亡;危化品船舶,内河发生的事故和渔船易造成较大的财产损失.     

轨道不平顺波长和幅值对高速动车组动力学性能的影响分析

为了更有针对性地控制高速铁路轨道不平顺,保证某型高速动车组在线路上安全、平稳运行,通过动力学仿真,分析轨道不平顺波长和幅值对车辆动力学性能的影响规律,确定轨道养护维修时需重点关注的不平顺波长范围.针对某型高速动车组,将轨道不平顺简化为不同波长、不同幅值的谐波型高低、轨向、水平和扭曲不平顺,基于车辆-轨道耦合动力学模型对不平顺激扰下的车辆动力学性能进行仿真分析.分析表明,中、短波长的不平顺对轮轨动力相互作用和行车安全性有显著影响,对运行平稳性也有一定影响;中、长波长的不平顺主要影响运行平稳性.不平顺幅值对车辆动力学性能指标的影响规律基本呈线性变化,敏感波长条件下的不平顺幅值变化对系统动力响应的影响尤为显著.分析结果确定了某型高速动车组的敏感波长范围及其幅值影响规律,明确了养护维修重点,将有助于提高养护维修效率,提升高速动车组运行品质.     

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。     

基于出站时间的高速公路收费站车辆排队检测

目前,对高速公路收费站进行服务评价的数据主要依靠人工现场调查或使用专用检测设备来获取,在人力、资金方面消耗较大。而收费站的海量收费数据则可通过自动调查直接获得,充分利用这些收费数据资源可以获得很好的经济价值。分析了目前国内在公路收费站排队研究方面的局限性和不足。基于高速公路收费站的实际数据,研究分析了排队情况下同车道相邻车辆的出站时间规律,对收费站的车辆排队检测算法,以及车辆队长、排队逗留时间、服务时间等指标的量化计算进行了方法设计。以陕西省富平、韩城和芝川收费站的收费数据进行了实例计算,并与 M/G/1模型的计算结果以及调研数据进行对比,分析其绝对误差,对比结果表明平均服务时间的绝对误差不超过3 s;除韩城收费站105车道外,平均队长的绝对误差不超过1辆;除富平收费站101车道外,平均逗留时间的绝对误差不超过10 s。验证了算法的有效性与普适性。     

道路客运企业交通安全管理水平组合赋权评价

针对目前我国道路客运企业安全评价内容多为定性评价的现状,以道路客运企业的交通安全管理内容为研究对象,对16家客运企业展开实地调研工作,获取相关数据及材料。以此为基础,针对客运企业安全管理现状,建立了一套将企业安全管理内容划分为企业制度、驾驶员及车辆3个方面的企业安全管理水平评价指标体系。结合主观赋权法中的层次分析法和客观赋权法中的熵值法对指标进行组合赋权,并利用表征客运企业交通安全管理水平的事故数据分别对组合赋权法计算结果和层次分析法及熵值法计算结果进行相关性分析。结果表明,组合赋权法的相关性达到-0.841,优于层次分析法的-0.793和熵值法的-0.754。通过组合赋权法得到的企业评分排序结果也与事故数据排序结果基本一致,表明利用该组合赋权法可以对道路客运企业交通安全管理水平作出更为真实客观的评价。     

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.     

绿色航运能源技术现状及发展趋势分析

航运可持续发展背景下,针对国内外碳排放发展战略及北极航道商业化航行的排放要求,研究绿色能源技术,实现航运业低碳化和清洁化已成为航运科研的重大任务。为明晰绿色燃料对实现航运碳中和的应用潜力,围绕能源技术的研究前沿,针对氢、氨和绿色甲醇3类绿色能源在国内外航运船舶中的技术应用和技术研究现状进行综述和评论,并从技术成熟度和商业成熟度2个角度对航运绿色能源开展初步技术评估,进而从燃料生产、运输储存加注、动力系统、船舶设计改造和航行运营5个方面分析讨论了航运绿色能源技术目前所存在的主要问题。分析结果表明：相较于传统重质柴油和LNG燃料技术,当前绿色能源技术的应用主要受制于燃料成本高昂且未实现规模化供给、基础配套设施缺乏、关键设备的研发及改造技术不成熟,并且尚未有1种燃料具有全方面、压倒性的技术优势从而能够完全替代现有传统燃料,但基于现有的技术路线和研究趋势,可预见甲醇将成为实现阶段性碳减排目标的主要能源。而实现碳中和目标,氢和氨则更具优势。氢和氨分别更适用于实现内河和海运船舶的碳中和目标。此外综合绿色航运能源的技术现状、主要问题和发展趋势,从燃料供应链建设、船舶技术研发、标准及政策法规3个方面提出发展建议。     

定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究

近距平行跑道（closely spaced parallel runways,CSPRs）配对进近纵向碰撞风险研究对评估配对进近程序的安全性至关重要,其中定位误差又直接影响配对进近纵向碰撞风险。针对以往研究中缺乏对定位误差分布的实际数据的拟合,进行基于实际数据拟合的定位误差影响下的配对进近纵向碰撞风险研究。根据配对进近的实施流程,建立配对前后机纵向间隔随时间变化的运动学模型。对于飞行过程中定位误差,采用实际航空器定位误差统计数据拟合定位误差分布。基于广播式自动相关监视（ADS-B）数据,对航空器最后进近阶段的纵向定位误差进行拟合分析,匹配出适配程度最佳的分布——正态分布。分别研究配对2架飞机机身之间的碰撞风险和前机尾流与后机机身之间的碰撞风险,确定每类碰撞风险模型中积分区间上下限。在正态分布的基础上结合配对进近2架飞机的运动过程,建立配对进近纵向碰撞风险评估模型。收集2020年12月上海虹桥机场B737-800机型相关参数数据并进行算例分析,对给定初始纵向间隔分别为926 m和2 778 m时,机身碰撞风险（P_x1）和尾流碰撞风险（P_x2）随时间的变化进行计算仿真,同时进一步仿真分析不同起始纵向间隔与P_x1,P_x2以及总体纵向碰撞风险最值之间的关系。结果表明：①初始纵向间隔为926 m时,随着时间的增长,P_x1逐渐减小,P_x2逐渐增大,且P_x1远大于P_x2;②初始纵向间隔为2 778 m时,结果相反;③ P_x1随初始纵向间隔的增加逐渐减小;④ P_x2随初始纵向间隔的增加逐渐增大;⑤前后机的总体纵向碰撞风险随初始纵向间隔的增加有先减小后增大的规律,当初始纵向间隔小于2 136 m时纵向碰撞风险主要取决于前后2架飞机机身在纵向上的碰撞风险,反之则取决于前机尾流与后机机身之间的碰撞风险。