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2019年 第3期

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征稿启示
2019, 37(3).
摘要(249) PDF(1)
摘要:
交通安全
基于POA和COLREGS的无人艇路径重规划方法
狄伟
2019, 37(3): 1-11. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.001
摘要(571) PDF(1)
摘要:
避碰能力是无人艇(USVs)自主技术的核心体现.为了提高无人艇高速避碰过程的稳定性和安全性,在全局路径规划层和实时避碰层之间增加路径重规划层,实时调整航路对远距离障碍物进行提前规避.针对障碍信息不确定条件下的无人艇高速避碰问题,提出了基于障碍投影区(POA)和国际海上避碰规则(COLREGS)的路径重规划方法,解决障碍信息不确定性问题的同时兼顾航行规则约束.在POA区域2侧同时搜索安全可达路径,结合前次路径重规划结果,提出定量评价函数选择最优路径,保证无人艇航行稳定性.在仿真平台下,对比避碰策略变化次数和避碰安全距离2项指标,3层避碰框架(2.632次,162.3 m)明显优于2层避碰框架(7.239次,35.8 m).在实艇高速避碰实验中,设计对遇、交叉、超越等典型会遇场景,每种场景下避碰策略变化次数均控制在5次以内,避碰安全距离保证在100 m以上.实验结果表明,基于POA和COLREGS的路径重规划方法能够兼顾安全性和稳定性.
考虑生理特性的驾驶行为险态辨识研究
严利鑫, 贺宜, 糜子越, 万平, 张志坚
2019, 37(3): 12-19,27. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.002
摘要(638) PDF(2)
摘要:
生理指标是驾驶过程中驾驶人状态最直观的体现,探讨生理指标与驾驶行为险态之间的关联关系对实现危险驾驶行为的辨识具有重要现实意义.以驾驶人生物反馈系统采集的3项生理特性指标为特征向量,采用皮尔逊(Pearson)相关系数法对不同生理指标与险态等级之间的关系进行深入分析,并在此基础上采用K-均值聚类方法构建驾驶行为险态辨识模型.通过对30组模拟驾驶实验数据的分析,最终得出驾驶人的血流量脉冲值(BVP)和皮肤表面电位(SC)与驾驶行为险态等级间存在显著正相关性(p<0.05),呼吸率(RESP)与驾驶行为险态间存在一定相关性,但是规律性不强.采用BVP和SC作为特征向量构建模型对驾驶行为险态辨识精度最高达到96%,对可忽略、可容忍和不可容忍3种状态的识别准确率分别达到97.33%,98.16%和88.16%.
侧风作用下山区高速公路行车稳定性仿真分析
王露, 许甜, 薛恒, 吕大伟
2019, 37(3): 20-27. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.003
摘要(607) PDF(1)
摘要:
为研究山区高速公路在侧风作用下的行车安全问题,基于CarSim仿真软件构建特定道路模型和侧风模型,选取车辆滑移角和侧向加速度作为行车风险评价指标,将圆曲线半径、路面摩擦系数、行驶速度分别作为单一变量,系统地模拟了侧风作用下山区高速公路行车稳定性.结果表明,降低车速、增大路面摩擦系数和圆曲线半径,可以有效地减小车辆的滑移角和侧向加速度.以7级侧风为仿真条件进行定量分析可知:80 km/h设计速度对应的圆曲线半径极限值应为280 m;路面摩擦系数为0.4和0.18时,分别限速70 km/h和60 km/h可维持车辆稳定性;105 km/h是车辆危险驾驶的临界车速,如进一步考虑舒适性,则应适当减速.
基于概率神经网络的通用航空器冲突探测方法
钱晓鹏, 张洪海, 祝前进, 王立超
2019, 37(3): 28-34. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.004
摘要(516) PDF(4)
摘要:
针对当前冲突探测技术难以同时实现精准识别与实时识别的问题,研究基于概率神经网络(PNN)的通用航空器冲突探测方法.将冲突探测视为模式识别问题,通过冲突模型分析,提出了航空器"冲突角"概念,改进了现有冲突识别方法采用的关键特征指标,将原有的4个关键特征指标提炼为3个指标,分别为航空器相对距离、相对速度以及冲突角,以此构造概率神经网络,训练形成神经网络分类器.结果表明,基于3关键特征的概率PNN冲突分类器分类误警率和漏警率保持在1%左右,在冲突误警率上优于基于4特征的SVM冲突分类器的6%,提高了航空器冲突探测的准确度;分类所耗时间始终保持在1.2 s左右,远低于Monte Carlo仿真方法的同时,较4特征分类器也降低了0.2 s左右,提高了冲突识别效率.
场景风险引导下驾驶人应激反应能力研究
刘永涛, 华珺, 赵俊玮, 魏朗
2019, 37(3): 35-41,50. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.005
摘要(664) PDF(5)
摘要:
为研究先进驾驶辅助系统下驾驶人面对交通场景中突发事件的应激反应能力,利用自主开发的应激反应能力测试软件,通过设置场景风险提示来模拟先进驾驶辅助系统的引导作用.选取操作准确率、反应时间和额外反应次数为测试指标,测试不同信息引导方式下驾驶人的应激反应能力.运用认知评价理论调查被试对测试软件和试验的主观感受.结果表明,视觉、听觉和视听觉引导均能有效提升驾驶人的应激反应能力,缩短应激反应时间;视觉和视听觉引导比听觉引导效果更好;有信息引导的驾驶人额外反应次数较少;驾驶人应激反应能力能够通过训练和心理激励获得提升.
基于混合Logit模型的高速公路交通事故严重程度分析
陈昭明, 徐文远, 曲悠扬, 陈伟
2019, 37(3): 42-50. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.006
摘要(802) PDF(15)
摘要:
为从多方面掌握影响高速公路事故严重程度的因素,基于统计分析方法构建事故严重程度模型,分析其与道路、环境、驾驶员及车辆等因素间关系.鉴于多项Logit模型难以解析异质性及各因素对事故影响的交互作用,构建了混合Logit模型,并提出了刻画参数间相关性的方法.结果表明,考虑参数间相关性的混合Logit模型比多项Logit模型有更好的拟合优度,且能更合理地反映各因素对事故严重程度的作用效果;碰撞护栏或桥墩、女性驾驶员或驾驶员超过56岁时,更易产生受伤和死亡事故;能见度低于200 m、驾驶员驾龄小于3年或超过10年、责任车辆为重型货车或车辆变更车道时,发生财产损失事故的概率增加,而发生死亡和受伤事故的概率有所降低;湿滑路面将导致受伤事故的概率增加3.7%,而混凝土护栏和夜间无照明时将使死亡事故的概率分别增加8.7%和28.8%.
交通信息工程与控制
基于无人机航拍技术的城市主干路直线段车辆运行特征研究
侯明瑜, 黄衡, 程建川
2019, 37(3): 51-60. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.007
摘要(556) PDF(1)
摘要:
各类道路设计方法和规范均假定车辆严格沿道路中心线行驶,即车辆中线与车道中线重合,该假设与车辆真实轨迹存在较大差异.针对该现象,通过无人机航拍技术对南京市主干路诚信大道进行调查,获取车辆真实运行状况,借助PotPlayer和AutoCAD软件采集车辆的地点车速及轨迹偏移值等数据,在划分车道和车辆类型的基础上,利用统计学方法分析和对比轨迹偏移值,探究车辆速度和宽度因素对轨迹偏移值的影响.结果表明,同一车道上不同类型车辆的偏移值之间存在差异,同一类型车辆在不同车道上的偏移特征也存在差异;各条车道上小/中型车偏移量均值都显著大于大型车,车辆轨迹偏移均值在慢车道上达到最大值;各条车道上大型车轨迹偏移量离散程度最小,而小型车最大;车速和车身宽度因素对轨迹偏移的影响与车辆类型和车道类型均有密切关系,速度因素的影响要更加显著.
基于Wi-Fi指纹与视觉融合的室内交通定位
张帆, 胡钊政, 陈佳良, 李飞, 谢静茹
2019, 37(3): 61-69,100. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.008
摘要(565) PDF(2)
摘要:
为解决室内交通在GPS盲区情况下的定位问题,将Wi-Fi指纹定位与视觉定位相结合,研究了一种高精度室内交通定位方法.在离线阶段,在Wi-Fi采样点处采集无线AP的MAC地址及其采样点坐标,生成Wi-Fi位置指纹数据库,然后采集定位区域内的所有门牌图片,生成训练图像集,计算出训练图像的SURF与ORB全局特征描述符,并与标志采样点坐标共同构成视觉定位数据库.在定位阶段,采集待定位点的实测指纹及被测试图像,利用指纹匹配算法得到待定位区域的范围及坐标,再利用图像特征匹配算法与KNN算法在训练图像集中得到与被测试图像相匹配的训练图像,即匹配图像,通过查询视觉定位数据库得到视觉定位范围及坐标.当匹配图像的坐标位于Wi-Fi定位范围内,将视觉定位坐标作为最终的定位参考坐标,反之将Wi-Fi定位坐标作为最终的定位参考坐标.实验选取了不同的室内交通环境对算法进行验证,定位误差为0 m的占比为82%,误差在6 m之内的占比为12%,误差在6~10 m之内的占比为6%;平均定位误差为0.75 m,而且在线平均定位耗时仅为0.56 s,能实现鲁棒的高精度的室内交通定位需求.
基于海事卫星时延和频偏的远海飞行器跟踪方法
程遥, 吕植勇
2019, 37(3): 70-78. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.009
摘要(546) PDF(1)
摘要:
针对海上飞行器难以实现实时安全定位的问题,研究利用海事卫星时频数据对海上飞行器进行跟踪的方法,实现主动地跟踪远海飞行器的轨迹.介绍并分析现有自适应转弯模型的缺点以及交互式多模型算法(IMM)在测量数据为时延和频偏情况下存在的问题.在此基础上提出基于时延约束的自适应转弯模型,该模型通过引入时延数据建立转弯速率估计器,估计目标可能的位置和对应的转弯速率,进而估计出目标的速度矢量.简要地介绍了频偏的计算模型以及粒子滤波算法,给出了远海飞行器跟踪的算法流程图.使用Matlab进行了二维对比分析,并使用专业的仿真软件卫星工具包(STK)搭建远海飞行仿真环境,生成仿真的飞行参数、卫星时延以及频偏等数据用以验证模型的可行性.仿真结果表明:①在测量数据为时延和频偏的情况下,传统交互式多模型算法难以适用,容易出现滤波发散;而自适应转弯模型能够很好地估计目标的轨迹,且不需要人为设置转弯速率.②使用该模型可以较为完整地得到远海飞行器的轨迹,且平均经纬度误差在0.2°以下,最大经纬度误差约等于0.8°.
基于蚁群算法与海量AIS数据的船舶航线规划
姚肖肖, 胡勤友, 杨春
2019, 37(3): 79-85. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.010
摘要(326) PDF(7)
摘要:
利用船舶AIS轨迹数据,研究了基于蚁群算法和海量AIS数据的航线规划方法.采用Doug-las-Peucker算法对海量轨迹数据进行压缩处理;基于DBSCAN算法对处理后的AIS轨迹点数据进行聚类,提取出航路关键转向点;依据地理边界数据确定关键转向点的连接关系,并对靠近孤立碍航物的航线进行修正,构建出1个无向网络图,同时计算出各条边的船舶航行密度;将各边的密度值作为MMAS蚁群算法的初始信息素浓度,求解港口间的最优安全航线.以2017年黑德兰港到青岛港的散货船AIS轨迹数据为样本,进行航线规划研究.结果表明,规划的航线总航程为3487.21 n mile,推荐航线总里程为3576.9 n mile,传统蚁群算法规划出的航线总里程为3560.42 n mile.与相关推荐航线相比总航程缩短约为3%,与传统蚁群算法相比总航程缩短约2%;另外该方法相较于传统蚁群算法收敛速度更快.
高速公路隧道行车视觉特性分析
陈孟柯, 马健霄, 陆涛, 潘义勇
2019, 37(3): 86-92. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.011
摘要(268) PDF(1)
摘要:
从交通安全的角度,为获取高速公路隧道行车视觉特性,利用Tobii Glass2眼动仪在夏季11:00—14:00开展了实车测试实验,采集了驾驶人的眼动数据.选取驾驶人的注视持续时间、平均注视时间、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例等指标,利用ErgoLAB平台和Origin数据分析软件对相关指标统计分析.以老山隧道为例,分析了隧道照明分段、半开敞棚洞段和隧道内部视线不良路段的驾驶人视觉特性.实验结果表明,驾驶人在隧道照明出入口段驾驶过程中注视时间比例较高;驾驶人在隧道照明基础段行驶过程中注视时间比例降低,扫视时间比例升高;隧道出口段采用半开敞棚洞结构能够降低驾驶人行驶过程中的注视时间比例及扫视时间比例,减弱驾驶人获取驾驶信息的难度和驾驶过程中的紧张感;驾驶人在长大隧道内部视距不良路段行驶时,注视时间比例集中在70%左右,注视热点区域主要集中在视线正前方.
基于深度强化学习的协同式自适应巡航控制
王文飒, 梁军, 陈龙, 陈小波, 朱宁, 华国栋
2019, 37(3): 93-100. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.012
摘要(478) PDF(7)
摘要:
针对传统的协同式自适应巡航控制的算法响应慢、无法快速准确地对突发危险路况做出反应的问题,设计了基于深度强化学习的协同式自适应巡航控制框架,提出了双经验池和优化评价的深度确定性策略梯度算法.在传统算法基础上新建了2个包含车辆状态信息的经验池(优先价值经验池和撒普列经验池),训练数据样本分别从2个经验池按比例选取;critic评价模块采用多维向量对输出的踏板开度策略精确评价.结果表明,该算法在正常行驶工况和突发危险工况下:平均跟车间距误差分别下降1.8 m和1.5 m,跟车调节时间分别降低30%和25%,可以提升控制的准确性和系统紧急反应能力.
交通规划与管理
基于复杂网络的海上丝绸之路沿线港口地位评价
伍静, 张笛, 万程鹏
2019, 37(3): 101-108. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.013
摘要(302) PDF(5)
摘要:
为研究"21世纪海上丝绸之路(MSR)"航运网络港口的地位,基于全球排名前16位的集装箱班轮运输公司的服务信息,构建以海上丝绸之路沿线重要港口为节点的复杂网络模型,并对网络的平均路径长度、聚集系数、度及其分布等统计特征进行分析.在此基础上,结合伯德计数法提出一种考虑度中心性、中间中心性和接近中心性的港口综合中心性评价方法,全面分析了MSR港口的重要性程度,并采用拓扑特征驱动的脆弱性模型对研究结果进行对比分析.结果显示,MSR航运网络的聚集系数为0.526,平均距离为2.572,具备小世界网络特性;基于综合中心性模型,香港港得分最高为761,表明MSR网络对中心性高的枢纽港依赖程度较高;脆弱性模型表明移除新加坡港网络效率下降幅度最大(1.83%);基于综合中心性分析得到的港口地位与通过脆弱性模型得到的结果基本上一致.
基于遗传算法的定制公交多停车场多车线路优化
王超, 马昌喜
2019, 37(3): 109-117,127. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.014
摘要(409) PDF(3)
摘要:
为了有效地定制公交线路方案以提高运行效率,针对目前定制公交多停车场多车线路优化大多采用先聚类后求解的问题,以及在进行定制公交线路优化建模时忽略上车区域到下车区域距离,或者将其设定为定值的问题,提出一种基于遗传算法的采用三段式混合编码方式的优化求解方法.根据实际过程中定制公交线路优化问题的描述,以路网中所有定制公交车辆总运营里程最小为优化目标,构建满足多个停车场、多个上下车站点、多辆定制公交车的线路优化模型.通过对模型的结构进行分析,采用包括停车场段、上车站点段、下车站点段的三段式混合编码、分段交叉以及翻转变异等遗传操作方法求解.以兰州市城关区部分交通网络为例,求解包含2个定制公交停车场、12个上下车站点的实际算例,以验证模型及算法的合理性.结果表明,采用基于遗传算法的三段式混合编码方式的算法能快速完整地求解出定制公交线路优化方案.该算法与K-means和遗传算法的混合算法相比,总运营里程减少2 km,上座率提升18.375%,定制公交车辆数减少1辆,运算时间能节省38.24%.
城市轨道交通首班车车底调配及路径优化
郑丽杰, 何世伟, 郭小乐
2019, 37(3): 118-127. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.015
摘要(315) PDF(1)
摘要:
城市轨道交通首班车的合理调配对于降低运营成本,提高服务质量具有重要意义.为减小城市轨道交通沿线各站首班车发车时刻差距,研究了多车场、多车型的城市轨道交通首班车车底调配及路径优化方法,以确定所需车底的出发车场及走行路径.将城市轨道交通运营线路抽象为有向网络图,构建了城市轨道交通首班车车底调配及路径优化的0-1整数规划模型.模型以车底总空驶距离最小为目标,考虑了车场检修存车能力、折返站折返能力及线路通过能力约束和供需平衡等约束,并利用ILOG CPLEX软件精确求解.不同于传统空车调配模型,该模型可同时获得车底调配方案及车底走行路径.以某城市的轨道交通线路为例,验证了该方法的可行性与有效性.算例结果表明,与人工编制的方案相比,构建的模型所生成的车底调配及路径方案使车底总空驶距离减少了28.691 km,距离缩短率达到6.1%.此外,通过分析车场及折返站能力占用发现,车场的出车能力是车底调配的能力瓶颈,而折返能力和车场检修存车能力几乎不影响车底出场路径.
航空旅客通达机场时间价值分析
白雪莲, 羊钊, 曾维理
2019, 37(3): 128-136,142. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.016
摘要(291) PDF(1)
摘要:
对航空旅客通达机场的时间价值进行准确度量是出行时间决策的重要依据.通过研究早到机场时间价值和晚到机场时间价值,揭示通达机场时间不确定性对航空旅客出行效用的影响.提出航空旅客期望到达时间影响分析模型,将其作为早到/晚到机场时间的参考点,采用混合Logit模型构建基于个人支付意愿的航空旅客通达机场时间价值计算方法.引入不同收入群体的边际收入纳税额,建立个人出行时间节省价值与社会投资收益之间的转换关系,构建航空旅客通达机场时间社会价值计算模型.结果表明,与通勤出行平均时间价值相比,基于个人支付意愿的航空旅客出行时间价值高约30元/h.航空旅客早到/晚到机场时间社会价值均高于基于个人支付意愿的早到/晚到机场时间价值.
集装箱货运需求不定的最优船槽数量转换方法
栾鑫, 程琳, 刘微微
2019, 37(3): 137-142. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.017
摘要(257) PDF(1)
摘要:
在集装箱货物运输和调度管理过程中,针对需求随机产生、不确定情形下的干货槽与冷藏槽转换数量问题,通过蒙特卡罗仿真模拟方法计算获取船舶的最优化调度顺序,提出了4类动态联动的集装箱延迟或拒绝策略;依据此顺序对船上2类船槽的数量加以转化,并设计了一种启发式迭代算法、在最优调度顺序基础上确定了能够使得集装箱数量总延迟最小以及公司收益最大的船槽数量分布.以法国海运集团运营的1条航线为具体算例进行深入剖析和讨论,进一步实验结果表明,运用该算法优化后,公司的平均收益值总体能从初始的5251493.88美元提高至5290486.25美元,有效提升了7.43‰.
基于舆情传播理论的应急疏散需求演化特性研究
苑虎, 华珺, 刘浩学, 谢培, 朱彤
2019, 37(3): 143-150. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.03.018
摘要(270) PDF(1)
摘要:
为更准确的刻画应急疏散需求演化规律、揭示演化特性,进一步准确预测应急疏散交通需求、为制定应急疏散策略提供量化支撑.分析影响疏散需求演化的因素,构建了基于舆情传播理论的应急疏散需求演化微分方程模型;从微观个体的角度,定义基于舆情传播的个体交互规则并建立多智能体模型,并运用仿真方法刻画疏散舆情在社会网络结构上的传播过程以及社会联系紧密程度、个体敏感性、初始疏散者数量及分布等因素变换条件下疏散需求演化的差异性.基于舆情传播理论的应急疏散需求演化微分方程模型刻画了应急疏散需求曲线的宏观特性,该曲线斜率呈现"小-大-小"的"S型"曲线特征;随着初始疏散者数量从100增加至500、个体平均敏感性由25%增加至100%以及平均节点度由3增加至12,疏散需求达到90%的时间分别减少了62%,57%,90%,应急疏散需求曲线的整体速率增大,此3项因素主要影响应急疏散需求曲线的整体速率,对曲线的线形影响较小,而初始疏散者的分布类型对应急疏散需求曲线的线形及疏散需求增长速率的影响均较大;个体平均敏感性和社会联系紧密程度根据取值的不同,对疏散需求演化影响的敏感性呈现明显差异.

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