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2012年 第5期

综述
我国智能交通系统技术发展现状及展望
金茂菁
2012, 30(5): 1-5. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.001
摘要:
随着社会经济的快速发展,我国交通建设的规模及交通系统的复杂性也迅速增加,与此同时带来的交通问题也越来越突出.如何利用智能交通技术解决目前日益严重的交通问题,是政府管理部门、科研院所和企事业单位共同关心和关注的重点.科技部通过长期的前瞻性布局和科研立项,促进了我国智能交通系统科技基础的形成,示范工程应用了取得了良好的效果,论文分析介绍了近10年来我国智能交通系统的研发现状,并在此基础上提出了未来应重点跟踪的前沿技术方向.
方法研究与探讨
大城市新区静态交通系统一体化管理策略研究
王忠宇, 李林波, 吴兵
2012, 30(5): 6-9,23. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.002
摘要:
如何科学管理大城市新区静态交通系统,避免交通拥挤和停车难现象向新区蔓延已成为城市交通领域的重要课题.从分析国内外先进静态交通系统管理经验入手,通过分析大城市新区自身特点,提出必须对其静态交通系统进行时间、空间2个维度的一体化管理,并从功能框架、管理体制、机构设置等方面构建了一体化管理体系.对保障静态交通系统一体化管理的法律与行政、经济、科技等手段进行了探讨.
基于车辆个体特征的IDM模型研究
敬明, 邓卫, 刘志明, 王昊
2012, 30(5): 10-13. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.003
摘要:
现有的跟驰模型大多基于标准驾驶行为建立,未能真实体现车辆的个体差异.文中将反应时间和车型作为车辆的个体特征加入IDM跟驰模型中.假设反应时间在驾驶员人群和单个驾驶员的反应过程中都存在离散,采用车辆尺寸,加减速性能和车头时距等要素描述不同车型的差异,建立了考虑反应时间和车型的跟驰模型.对信号灯放行状态和稠密交通流中扰动传播的仿真表明,考虑反应时间和车型的跟驰模型能较好体现交通系统的随机性和异质流特征,仿真效果与实际更加契合.
可变线路式公交车辆调度优化模型
林叶倩, 李文权, 邱丰, 丁钰玲
2012, 30(5): 14-18,33. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.004
摘要:
将可变线路式公交调度模型描述为混合整数规划问题,考虑公交公司运营成本和乘客出行费用,以系统成本最低为目标建立可变线路式公交调度模型.针对该调度模型的特点采用最近插入法构建初始解,并设计了相应的遗传算法对模型进行求解.通过数学仿真实验对该模型进行有效性验证,对比分析了可变线路式公交与常规公交在不同出行需求量下的性能指标.结果表明,该调度模型适用于可变线路式公交系统,随着出行需求的降低,可变线路式公交相比于常规公交的优势愈加明显.
拥堵收费可接受性的主观影响因素分析
赵顗, 金茂菁, 孙祥龙
2012, 30(5): 19-23. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.005
摘要:
采用结构方程模型分析方法,建立了社会准则、问题感知、责任归属、愿意行动、感知有效、感知利益、感知公平、感知自由与公众可接受性之间的结构方程模型,通过意向调查获得了A,B2种收费方案的437份问卷,在此基础上对模型进行了评价和修正.结果表明在费率较大的B方案下感知有效对感知自由以及感知自由对感知利益的影响更加显著;在费率较低的A方案下,感知公平对可接受性的直接影响最大,B方案下感知有效的影响最大,但2种方案下影响最大的直接因素均为感知有效和感知公平;间接影响因素中,愿意行动对措施可接受性的影响最突出,且愿意行动作用于感知有效,但对感知公平影响较小.
单目视觉智能车路径识别及控制策略研究
陈启迅, 薛静
2012, 30(5): 24-26,49. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.006
摘要:
研究了基于CMOS摄像头的图像采集方法,以及智能车赛道路径识别.提出了自适应差分边缘检测算法,采用取点求面积的方法提取指引线的相关参数.自适应差分边缘检测算法是在一般的边缘检测算法的基础上提出的,它能根据提取的左右边缘存在情况调整搜索范围、阈值,以及差值的求取方法.使用海伦公式求指引线上所取的三角形的面积,据此提出了1种基于三角形面积的智能车速度控制方法,此方法以指引线上的三角形面积反映赛道的弯曲程度,并以此作为智能车速度控制的控制变量.
A-SMGCS航空器场面滑行初始路径规划
朱新平, 汤新民, 韩松臣
2012, 30(5): 27-33. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.007
摘要:
依据先进机场场面引导与控制系统(A-SMGCS)3阶段路由规划策略,给出1种基于Petri网和遗传算法(GA)的A-SMGCS航空器滑行初始路径规划方法,为航空器确定由最优和s-1个次优滑行路径组成的初始滑行路径集合.提出1种基于模块化建模思想、面向路由规划的场面运行扩展赋时库所Petri网建模方法,并对航空器场面滑行特征进行分析;采用Petri网模型的变迁激发序列进行染色体编码,并考虑场面运行管制规则,分别给出染色体合法性检测与修复、交叉和变异算法.以某机场实际运行数据为基础,采用所给方法为所有进离港航班规划初始滑行路径,通过算法时间性能分析以及为实际航班规划初始滑行路径,验证所给方法的有效性.
基于路网容量约束的火车站客流规模确定方法研究
周雪梅, 张道智, 吴晓飞, 林桂伟
2012, 30(5): 34-38. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.008
摘要:
路网容量是制约火车站发展的重要因素,为确保城市道路网络的有效利用,火车站客流规模应与路网容量协调发展.基于路网容量约束下,预测火车站到发客流、周边用地诱发客流及换乘客流.该预测模型以3类客流规模总和最大为目标函数,以城市道路各路段容量为约束条件,分析火车站枢纽衔接交通方式分担率,将火车站枢纽客流按照用户均衡方法加载到城市道路网络中进行迭代检验.以兰州西站作为实例,验证算法的可行性并给出合适的预测客流规模.
车辆换道轨迹滑模跟踪控制研究
王崇伦, 李振龙, 盖彦荣, 辛丰强
2012, 30(5): 39-44. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.009
摘要:
考虑车辆动力学性能前提下,针对运动学描述的四轮车辆换道轨迹跟踪问题,利用滑模变结构控制方法以及改进的指数趋近律设计了轨迹跟踪控制律,并分析了其李亚普诺夫稳定性.该控制律不但能有效的减弱抖振,而且能够保证系统在有限时间内平滑的到达平衡状态.在该控制律的基础上,利用摄像机标定方法获取实际车辆换道轨迹,然后对考虑实际换道过程的期望换道轨迹进行跟踪控制.仿真实验验证了换道轨迹跟踪控制方法的有效性及实用性.
环形快速路交通流的改进元胞传输模型建立与仿真
史良, 陈阳舟, 张鲁
2012, 30(5): 45-49. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.010
摘要:
交通流模型一直是交通系统中最基本的研究内容.适当的交通流模型可用于路网交通流预测和信号控制.以北京环形快速路为背景,采用改进的元胞传输模型(modified cell transmission model,MCTM)进行建模.在MCTM模型中,放宽了原始CTM模型均等划分元胞的限制,并采用密度代替车辆数表示元胞状态,对不同元胞连接方式(简单连接、融合、分离)建立了元胞交通流传输关系.与广泛应用的微观仿真软件Paramics进行了仿真对比分析.结果表明,与原始CTM相比MCTM虽然大大减少了计算复杂性,但仍然可以准确地描述环形快速路交通流动态特性,从而为进一步的交通流预测和匝道控制提供模型基础.
基于复杂网络理论的国内地铁网络特性分析
张铁岩, 宋瑞, 郑锂, 徐瑜婷
2012, 30(5): 50-54. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.011
摘要:
基于复杂网络理论,在分析国内地铁网络拓扑结构的基础上对其相继故障进行了研究.结果表明:国内地铁网络具有较大平均最短路径,聚类系数近似为零,节点度和介数具有线性正相关性,度分布近似为Poisson分布,网络结构近似为随机网络;在相继故障扩散过程中蓄意攻击比随机攻击具有较快的传播速度,但在扰动幅度和故障规模关系中呈现出相似的变化趋势,蓄意攻击效果并不明显.
基于聚类支持向量机的车型识别方法研究
何尧, 孙逸凡, 杜豫川
2012, 30(5): 55-59,64. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.012
摘要:
地磁感应波形通过数据融合初步提取出结构、频谱和数值3个范畴的特征.利用Filter-Filter-wrapper模式对初步提取的特征进行组合式特征评估,即采用改进的ReliefF算法挑选最适合车型分类的不冗余特征,再建立Top-K机制的交叉验证搜索最优特征组合.引入基于聚类支持向量机(C-SVM)的车型分类算法,并采用微粒群算法对C-SVM算子中的核函数参数和惩罚系数进行了优化,构建了微粒群优化的C-SVM车型分类器.实验结果显示该车型分类方法能显著提高数据挖掘的效率,机器学习的能力,并且具备较高的车型分类准确率.
无信号交叉口主路右转车对直行车延误影响
肖恢翚, 陆建
2012, 30(5): 60-64. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.013
摘要:
分析了十字形和T形无信号交叉口右转车辆对后续直行车辆的影响过程,分别建立了2种类型交叉口右转车后直行车延误模型,定量分析了运行速度,右转车比例,单车道流率,转弯速度与延误之间关系,通过实测交叉口数据对模型进行了验证,试验结果与计算结果十分吻合.分析表明该延误模型具有一定的实用性,为无信号交叉口的几何改进,减少主路直行车延误提供了依据.
基于车辆动力学分析的道路平曲线处横向力系数研究
蒋隆建, 程建川
2012, 30(5): 65-68,80. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.014
摘要:
横向力系数μ是计算平曲线半径和超高的重要参数,我国道路路线规范仅从人体舒适度方面给出了μ取值的定性影响表述,缺乏定量的数据和试验支持.为此,从多体动力学角度出发,构建精确的车辆、道路、驾驶员模型,利用Adams/Car仿真工具研究横向力系数μ的变化规律.通过仿真试验与理论公式相结合,得到以下结论:从车辆整体横向力系数来看,理论推导公式与动力学仿真结果具有高度相关性;仿真得到了横向力系数在各车轮处的分布规律,指出弯道内侧后轮是横向抗滑的最不利位置;以最不利车轮处的μw为指标,从轮胎路面力学角度定量解释了规范中用于计算圆曲线最小半径的μ取值.
专用短程通信协议低速数据的延迟响应研究
张北海, 高燕
2012, 30(5): 69-74. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.015
摘要:
专用短程通信(DSRC)协议是智能交通系统领域内的重要基础通信协议,已广泛地应用于高速公路电子不停车收费(ETC)系统、城市路桥拥堵收费系统等智能运输系统中.它可为车-路,以及车-车之间提供可靠、高效的数据传输.文中参考欧洲CEN DSRC标准,针对DSRC系统中低速数据延迟响应的问题进行分析,给出了低速数据延迟响应几种可能的实现方法,以完善国标DSRC标准.同时,该方法可推广应用在基于专用短程通信协议的智能交通系统中.
基于排队论的BRT线路停靠方案优化研究
陈元朵, 徐建闽
2012, 30(5): 75-80. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.016
摘要:
快速公交系统(BRT)通过专用通道实现了在区间的快速运行,但车站的服务水平成为提高整体服务水平的瓶颈.在定义了排队概率作为车站服务水平的有效度量指标后,以排队论为数学建模基础,建立了BRT子站串联排队服务模型,模型中用生、灭图描述了含有3个泊位的子站的15种状态,用哥尔莫可夫方程解得各状态的概率.结合广州BRT的运营现状提出了线路停靠调度方案的优化思路,通过仿真得到数据,对比了线路停靠方案优化前后的最大排队长度、停车次数和平均排队长度3项指标,结果表明,优化方案中各子站的排队概率达到基本均衡,车辆在于站一和子站二停车次数有明显减少,车辆排队情况明显改善.
改进遗传算法在车辆路径问题中的应用
张华庆, 张喜
2012, 30(5): 81-86. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.017
摘要:
建立了车辆路径问题的数学模型.为了提高遗传算法的搜索速率,避免种群出现“早熟”现象,对适应度函数采用动态线性标定方式,改进交叉算子,采用大变异操作,设计出了求解车辆路径问题的改进遗传算法并给出了具体的计算步骤.应用该遗传算法进行了实例计算,取得了比较满意的结果.计算结果表明,该遗传算法在计算性能上优于参考文献中设计的遗传算法.同时也表明,对遗传算法的改进策略不仅简单而且对求解VRP问题是有效的.
交叉路口红信号灯等待时长对驾驶员反应时的影响
郑新夷, 杨艳群, 江苏丹, 许益凡, 赵芳毅
2012, 30(5): 87-89,101. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.018
摘要:
研究交叉路口红灯信号等待时间对驾驶员反应时的影响.采集交叉口实际交通红灯信号时长(从40、60、80、100和120 s),运用E-prime软件模拟驾驶中的等待红灯环境,考察不同时长的红灯等待之后转换成绿灯的驾驶员反应时的变化.研究样本来自30名具有驾驶经验的大学生,实验数据运用SPSS 17.0统计分析.研究结果表明,驾驶员的反应在不同时长的红灯等待之后有一定的变化,在红灯时长40 s和60 s驾驶反应时逐渐缩短,尤其是在红灯时长达到80 s之后,驾驶员的反应最快;之后在红灯达到100 s和120 s驾驶员的反应逐渐减慢.驾驶员的红灯等待极限是在80 s附近.
铁路货车侧向通过道岔运行稳定性研究
何冀东, 刘作义, 朱润
2012, 30(5): 90-93. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.019
摘要:
分别以脱轨系数、轮重减载率及轮轴横向力作为判定标准,进行我国通用型货车在不同重车重心高度及横向偏移装载条件下侧向通过12号提速道岔时的运行稳定性试验研究.研究结果表明:货物重心的横向偏移会使得车辆的运行稳定性指标,尤其是脱轨系数和轮重减载率明显增大,车辆的脱轨危险性大幅增加;侧逆向和侧顺向通过道岔时,车辆运行稳定性差别较大,侧逆向相对更加不利;提速货车在重车重心高度为2 400 mm、货物重心横向偏移量为150 mm、前后两转向架负重差为10 t的最不利装载工况下,侧向通过12号提速道岔时不需限速运行.
交通安全
再论道路交叉口信号控制中黄灯信号问题
钱红波, 韩皓
2012, 30(5): 94-101. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.020
摘要:
我国首例闯黄灯行政诉讼案的判决显示出我国交通管理部门在黄灯设置上缺乏统一规范并存在执法误区.通过问卷调查对我国驾驶员对黄灯的认识与建议进行调查,并对黄灯信号产生的历史背景、含义与作用、时长计算以及对交叉口交通安全的影响进行阐述,明确了黄灯与全红信号各自应承担的功能与时长计算.建议现行交通法规对黄灯的规定改为:“黄灯启亮表示交通信号灯即将变为红灯,碰到黄灯时应该减速停车,除非不能安全停车时可以在黄灯期间通过停车线进入交叉口.”同时建议增设闯黄灯超速自动抓拍功能,预防抢黄灯现象的发生.
C62BK型货车经过小半径曲线的安全性试验研究
刘慧, 刘作义
2012, 30(5): 102-105. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.021
摘要:
我国现行《铁路货物装载加固规则》规定重车重心高度超过2 m时必须限速,不能满足目前我国铁路运输需求.小半径曲线是铁路线路中的薄弱环节,制定重车重心限制高度时必须对车辆通过小半径曲线这一运行工况进行深入研究.现以试验为依托,以脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力为判定标准,通过统计分析试验数据,对重车重心限制高度提高后C62BK型货车经过小半径曲线时的安全性进行研究,得出重车重心高度2.4m时,C62BK型货车通过小半径曲线时的安全技术条件.
高速公路交通服务水平与交通安全关系研究
张杰, 孙小端, 熊彬, 贺玉龙, 刘小明
2012, 30(5): 106-108,112. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.022
摘要:
交通服务水平是道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量,交通安全没有包括在评定交通服务水平的指标里.基于样本高速公路的交通流和交通事故数据,分析了路段1d24h每个小时的服务水平与交通安全的关系、每起事故发生前15 min的路段服务水平与交通安全的关系.通过比较各级交通服务水平下的交通伤亡事故水平,表明随着交通服务水平的提高,高速公路发生伤亡事故的机率也随之增加,交通事故后果越严重.
系统研究
混合动力汽车CAN总线通信系统的设计与测试
唐风敏, 张殿明
2012, 30(5): 109-112. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.023
摘要:
为了解决混合动力汽车对自身弱电设备电磁干扰强、信号传递实时性要求高以及传递信息量大的特点,设计了1套符合SAEJ1939标准的混合动力汽车CAN总线通信协议.协议内容包括物理层协议、网络管理协议、交互层协议、应用层协议以及故障诊断处理方案.在协议中提出了网络通信的具体的性能指标.经过零部件和实车测试表明,协议不仅可以满足在混合动力汽车复杂电磁干扰环境下基本的功能要求,而且具有良好的通信性能及故障自诊断能力.
基于位置服务的智能化出租车调度系统研究
吕品, 李瑞敏, 王雨阳
2012, 30(5): 113-116. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.024
摘要:
针对城市客运出租车空驶率偏高等问题,提出基于位置服务的智能化出租车自主调度系统.分析了目前基于位置服务的技术特点及高效出行系统的需求,研究了系统的逻辑结构,包括应用层、系统服务层和数据层,并提出了系统的物理架构和实现机理.利用Google Maps API实现了智能化出租车调度系统的移动客户端和计算机客户端的开发.
高速公路卫星定位不停车收费试验系统的设计与实现
王东柱, 宋向辉, 朱书善, 谌仪, 刘楠, 李亚檬, 赵佳海
2012, 30(5): 117-121. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.025
摘要:
根据基于卫星定位收费系统的技术特点,结合我国高速公路现有收费模式的实际情况,探索了适合于我国的卫星不停车收费试验系统的搭建及运行模式.通过对试验系统兼容性设计原则的定义,提出了试验系统的搭建及实现方法.并在试验系统运行中检验了系统的合理性及可靠性.对系统运行中出现的技术及非技术问题进行了分析并提出了解决问题的方法、建议.
内河航运船舶监控系统设计
郭浩, 孟哲
2012, 30(5): 122-124,105. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.026
摘要:
为了保障水路航运的安全,提出了1种船舶监控系统方案,系统主要分为船舶远程监控、网络传输、监控中心等3个部分;系统综合应用先进的视频监控、全球卫星定位、无线通信、地理信息,数据库等技术,实现对运输船舶的位置、船舶运行状况以及安全信息的在线实时监控,提高船舶营运的安全性和可靠性,达到利用现代信息网络技术进行船舶运输高效管理的目标.
技术应用
交叉口混合交通流仿真设计及应用
赵亚龙, 王喜富, 李宏峰
2012, 30(5): 125-129. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.027
摘要:
在混合交通环境下,交通仿真需要模拟机动车、非机动车、行人、公交车辆停靠等问题,采用合理的仿真方法研究交通问题才能得到准确的结果.研究了微观交通仿真的过程和方法,考虑了仿真目标的确定、数据采集、模型校验、优化方案的设计,设计了一套交叉口微观交通流仿真的流程.结合微观仿真软件Vissim,选取典型的交叉口为例进行研究.结果表明所设计的仿真流程具有良好的实用性和可操作性.
基于遗传算法的PARAMICS可变限速仿真参数自动标定
张美慧, 李志斌, 陈若昀, 闵静
2012, 30(5): 130-134. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.028
摘要:
仿真技术被广泛应用于可变限速控制技术的研究中.为保证可变限速控制的仿真结果与真实情况相符,采用遗传算法对PARAMICS仿真模型中可变限速控制参数标定进行研究.阐述了可变限速控制路段的交通流参数采集,提出了在PARAMICS仿真模型中针对可变限速控制的参数自动标定流程,分析了基于遗传算法的可变限速控制参数标定结果.实验表明提出的参数标定方法能够有效的确定可变限速控制仿真过程中关键参数取值,参数标定后的仿真结果与真实数据更为接近,提高了仿真精度.
IES冲击回波仪在钢筋混凝土桥面局部精确检测的应用分析
张志清, 刘晓姗, 丛铖东, 汪怡然
2012, 30(5): 135-138. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.029
摘要:
为了克服电磁波检测仪受磁场干扰的影响,探询钢筋混凝土桥面局部精确检测的可行方法,从IES冲击回波仪的检测原理出发,分析了目前无损检测技术各自的适用性,研究了IES在钢筋混凝土桥面局部精确检测中应用的可行性.IES能够弥补其他无损检测方法的局限和不足,不受被检对象磁场干扰,可以进行单面测试,形成2D或3D图像,直接对反射信号进行分析,对桥面铺装层内部缺陷、脱层、钢筋网保护层厚度不足及钢筋网下沉现象进行精确判定,是1种良好的无损检测方法.
出租车营运数据仓库的设计与实现
景雪琴
2012, 30(5): 139-142. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.030
摘要:
随着城市交通和环境压力的不断增加,怎样提高出租车的运营效率,是迫切需要解决的问题.利用常州市出租车营运数据,研究并实现了基于数据仓库技术的出租车营运智能数据分析系统.面向营运额主题和空载率主题,从时间、地区、车辆型号、运行时间段等角度对所提取的数据进行处理,并利用Analysis Services进行多维数据分析,找出出租车的运营与星期几及1d中不同时间段之间的关系.
交叉口调头区适应性仿真设计及实现——以嘉兴市中环南路-纺工路交叉口为例
张晓楠, 熊瑶, 余丰茹
2012, 30(5): 143-146,38. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.031
摘要:
在交叉口交通安全及效率提升中,车辆调头合理设置逐渐作为交通流畅通的措施之一,而目前调头区位置设置尚无标准依据.文中以嘉兴市中环南路-纺工路交叉口为例,利用微观仿真软件Vissim对不同调头区位置进行了仿真,采用交叉口总延误及调头延误作为评价指标,得出调头区位置设置在左转车道车辆平均排队长度之后其延误最小.
交通信号机仿真器设计及实现
树爱兵, 张雷元, 谌华金, 何广进, 胡家彬
2012, 30(5): 147-150,5. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2012.05.032
摘要:
针对交通信号控制系统在通信性能测试过程中难以采用大量真实交通信号机的问题.首先分析了仿真测试平台对信号机仿真器的设计需求,接着提出了信号机仿真器的功能结构设计,并采用Visual C++6.0语言加以实现,开发出的1款信号机仿真器软件在自搭建的仿真测试平台下对系统通信性能进行测试验证.结果表明,信号机仿真器软件达到了各项设计功能与性能指标,是稳定可行的.