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2019年 第5期

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征稿启事
2019, 37(5).
摘要(131) PDF(1)
摘要:
综述
驾驶员接管自动驾驶车辆研究进展
徐筱秦, 冯忠祥, 李靖宇
2019, 37(5): 1-8. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.001
摘要(383) PDF(6)
摘要:
为全面认识自动驾驶接管行为特征,分析驾驶员接管行为,结合自动驾驶接管的技术和现实背景,从自动驾驶接管绩效的影响因素,包括场景、技术、心理和生理等因素,梳理国内外驾驶员接管自动驾驶车辆的研究成果,总结主要研究内容和方法,并展望其未来研究趋势.通过归纳和分析揭示了影响驾驶员接管自动车辆的因素,主要包括接管场景和接管请求方式,同时非驾驶相关任务和年龄等因素也会影响驾驶员的接管行为和表现.针对驾驶员接管的驾驶特征及行为研究,内容精确丰富,方法科学完善;而对驾驶员接管绩效评价和干预研究,重点关注在统计学的基础上,建立完善的数据指标评价体系,用于评价和干预驾驶员接管绩效.未来针对自动驾驶接管的研究,一方面寻求自动车辆技术突破;另一方面综合心理学和统计学理论基础,建立驾驶员接管能力培训体系.
交通安全
基于行车动力学的高速公路积水路段行车风险分析
张驰, 王博, 贺九平, 向德龙, 伊力夏提·奥斯曼
2019, 37(5): 9-17. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.002
摘要(355) PDF(3)
摘要:
近年来发生多起因积水产生的交通事故,为了研究高速公路积水路段小客车行车风险,综合考虑车速、驾驶行为和积水路段线形等因素,利用行车动力学仿真软件CarSim,建立了车辆动力学模型、道路模型以及小客车换道轨迹模型.在临界水膜厚度的基础上,结合车辆侧向偏移量和质心侧偏角,提出临界积水路段长度作为评价指标,通过改变道路圆曲线半径、超高、纵坡、车速和驾驶行为,分析了小客车在积水路段的行车风险影响因素,运用M atlab回归分析建立了积水路段小客车行车风险预测模型,对多雨地区高速公路某积水路段进行了行车风险分析.研究结果表明,所建立的风险预测模型在综合考虑车速、道路圆曲线半径、超高、积水厚度的影响下,能根据积水路段长度判别小客车的行车风险类型和严重性,其中侧滑风险回归模型相关性系数达0.962,侧偏风险回归模型相关性系数达0.753,为针对性提出道路安全管理措施提供了参考依据.
改扩建公路同分带开口交通仿真及安全特性评价
杜子君, 侯伟, 吕能超, 刘兆新, 王旭
2019, 37(5): 18-25. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.003
摘要(457) PDF(2)
摘要:
为了评估单侧拼宽改扩建高速公路老路同向分隔带开口处行车风险,以老路同向分隔带开口长度及主线流量为自变量,对行车安全进行了量化分析.基于Vissim微观仿真软件建立了典型的仿真场景;使用SSAM交通安全评估模型得出车辆运动轨迹,分析不同开口长度及主线流量下的车辆速度、车辆换道点的位置、THW以及TTC等指标;量化评价不同的同向分隔带开口长度以及流量对安全性的影响规律,以此得到合理的同向分隔带开口长度.结果表明,影响开口段车速的主要因素是流量,开口长度及流量对于车辆的最大纵向加速度均存在显著影响,但只有在开口长度大于1700 m时,开口长度对于最大减速度有显著影响.同时,只有当流量大于1680 pcu/h时,开口长度对第二次换道的位置有显著影响.主线流量和开口长度对于最小THW和最大TTCi均存在显著影响,但是当开口长度大于1200 m时,开口长度的增加对于最大TTCi影响会显著下降.此外,车辆发生碰撞风险较高的位置集中在开口段前半部分.
基于PCA-RF组合模型的隧道交通事故持续时间预测
何珂, 杨顺新, 郜勇刚
2019, 37(5): 26-32. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.004
摘要(353) PDF(1)
摘要:
使用主成分分析(PCA)和随机森林(RF)组合模型对高速公路隧道交通事故持续时间进行预测.主成分分析用来提高随机森林模型的精度与效率.此外,通过调节2个模型参数,包括决策树数目和最大树深度来提高模型精度和避免模型过拟合.参数优化的结果表明,建模时决策树数目取150、最大树深度取10可降低模型的泛化误差.用以建模的数据包括了山西省的所有高速公路隧道自2012—2017年内的2115起事故数据.每起事故数据包括16个变量,包括隧道类型,事故发生位置类型,事故类型等.结果表明,PCA-RF组合模型的平均绝对误差为12.80 min,误差20 min以内的准确率为89.15%,取得了良好的预测效果.并且,PCA-RF组合模型的精度高于RF模型,说明PCA-RF组合模型能够提高事故持续时间预测的精度.且PCA能够降低数据维度,提高算法的效率.与人工神经网络模型的结果表明,PCA-RF组合模型预测结果精度高且其模型更简单、效率更高.
车队安全氛围与驾驶员个人特征对公交汽车事故的影响
李瑞瑞, 王雪松, 高岩
2019, 37(5): 33-39,106. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.005
摘要(424) PDF(1)
摘要:
为综合考虑车队安全氛围与驾驶员多种个人特征对公共汽车交通事故发生的影响,设计了营运驾驶员调查问卷,问卷内容包括车队的安全氛围,驾驶员的个人信息、健康状况、睡眠状况、驾驶行为与驾驶愤怒.对公交客运企业的13个车队,共计844名驾驶员进行了问卷调查.双层Logit模型用于分析车队特征与驾驶员个人特征对事故风险的影响;结果表明,在车队层面,安全氛围对交通事故发生有显著影响,可解释约9.2% 的模型方差;在个人层面,驾驶员年龄、在所调查企业工作的时间、睡眠状况、普通违规行为、侵略违规行为、失误驾驶行为、积极驾驶行为以及驾驶愤怒对交通事故发生均有显著影响.基于随机森林中的平均准确度下降方法对显著变量的相对重要度进行了排序,结果显示,驾驶行为与睡眠状况是对驾驶员事故发生贡献最高的因素,车队安全氛围次之;其中4类驾驶行为对事故的累积贡献率为68.2%.研究结果可为公交客运企业安全管理与驾驶员安全教育提供理论基础,安全教育应给予对事故贡献度高的因素教育优先权.
基于相对危险暴露量的驾驶人事故风险分析
贺宇千, 王杰, 黄合来
2019, 37(5): 40-45. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.006
摘要(270) PDF(1)
摘要:
为探究不同类型驾驶人的事故倾向性,以湖南省湘潭市2008—2017年间发生的交通事故为研究对象,采用相对危险暴露量方法计算了中国驾驶人在驾龄、年龄及其交互作用下的事故风险值,并针对不同交通环境,分析了高风险驾驶群体的3类碰撞事故风险.结果表明:相比25~45岁的壮年驾驶人,小于25岁的青年驾驶人在几乎所有环境下都更易发生追尾事故与刮擦事故;驾龄小于1年的新手驾驶人在复杂环境下更易发生追尾事故;中老年新手驾驶人是事故风险仅次于青年新手驾驶人的群体,并且其在恶劣天气下的事故风险甚至高于青年新手驾驶人.基于研究结果提出了针对青年新手驾驶人、中老年新手驾驶人和高驾龄驾驶人的安全改善对策.
基于模糊故障树的长江LNG船舶装卸作业风险预测
于文杰, 郭国平, 吴兵
2019, 37(5): 46-53. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.007
摘要(356) PDF(3)
摘要:
为了评估LNG进江船舶装卸作业风险,研究了基于模糊故障树的风险定量预测模型.该模型采用模糊集合理论与专家语言判断相结合的方法来量化基本事件发生的可能性,克服了我国长江LNG船舶装卸事故数据库不完善的问题.对192起LNG船舶历史事故数据进行统计分析,查阅国内外LNG货物装卸操作相关资料,辨识装卸作业过程中存在的风险源.结合长江通航环境特征建立LNG船舶装卸作业故障树,明确装卸作业失效的各种可能途径.模糊化过程用一致性决策方法综合专家意见,通过去模糊化输出过程得到顶事件概率,求得基本事件的模糊重要度系数.选取长江江苏段某L N G码头进行验证.结果表明,该码头装卸作业失效风险为4.559×10-4每船年,该值位于国际海事组织(IMO)规定的社会风险可接受范围内,高于全球LNG船舶装卸作业事故统计频率2.64×10-4每船年,装卸作业风险与沿海港口存在差异性,该结果可以为主管机关制订L N G船舶进江政策提供支撑.
交通信息工程与控制
考虑可变导向车道的干线交叉口协调控制方法
郜轶敏, 张存保, 韦媛媛, 曹雨
2019, 37(5): 54-62. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.008
摘要(322) PDF(1)
摘要:
为降低包含可变导向车道的干线车均延误与排队长度,提出一种考虑可变导向车道的干线交通信号协调控制方法.以直行和左转方向交通流饱和度为判别标准,对可变导向车道行车方向是否切换进行判断;基于车道行车方向切换对干线交通流造成的影响,对HCM模型中的通行能力、均匀延误修正系数等参数进行修正,建立考虑可变导向车道的干线协调控制信号配时优化模型.以武汉市青年路3个交叉口为例,利用Vissim软件进行仿真实验,结果表明,相比于现状情况下的单点信号配时方案,模型能够有效降低干线车均延误与排队长度,可变导向车道所在的信号交叉口进口道优化效果最为明显,车均延误减少16.87%,直行和左转方向排队长度分别降低17.95% 和23.24%,证明模型对包含可变导向车道的干线协调控制交叉口运行具有积极影响.
冬夏绿灯倒计时信号下停止或通过决策的差异性分析
黄明霞, 张海强, 许泽恩, 李如仁
2019, 37(5): 63-70. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.009
摘要(315) PDF(1)
摘要:
为研究冬夏两季路面状况下驾驶员在绿灯变红灯过程中停止或通过决策的差异性,选取了沈阳市6个交叉口,在夏季(正常路面)与冬季(路面积雪状态)采用录像方法采集车速、最大减速度、倒计时信号、E-Police和距离停车线的距离等数据,分析了目标车辆的接近速度,停止或通过的比例以及最大减速度制动区域.研究发现,夏季,设有倒计时信号灯的交叉口,最大减速多发生在停车线前60~80 m;而在只有E-Police的交叉口,最大减速往往发生在20~30 m.冬季,交叉口设有倒计时信号灯和E-Police,最大减速多发生在停车线前70~80 m;在只有倒计时信号灯的交叉口,最大减速会在40~60 m制动;而在只有E-Police的交叉口,最大减速多发生在停车线前20~40 m.这表明倒计时信号灯有利于车辆平稳地减速,特别是在冬天结冰的道路上,使驾驶员更早做出停止决策,减少了突然刹车的发生.
出行者信息类型偏好对其路径选择行为影响研究
刘凯, 周晶, 毕秀霞, 张俊婷
2019, 37(5): 71-77. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.010
摘要(196) PDF(1)
摘要:
城市交通系统本质上是由大量个体出行行为聚集形成的宏观系统,对于城市交通管理者而言,研究微观个体出行者的自身内在因素以及一些外在因素对其选择行为的影响,是制定相关有效管理措施的前提.通过RP调查方法,获取了城市交通出行者个体属性(性别、年龄和驾龄)、信息类型偏好(描述性信息和规范性信息)以及路径选择偏好(最短路径、可接受路径以及固定路径)数据.基于调查数据,研究构建了城市交通出行者信息类型偏好对其路径选择行为影响的结构方程模型,通过对模型的拟合分析,探讨了城市交通出行者的个体属性及信息类型偏好,对其路径选择偏好的影响.研究发现,城市交通出行者个体属性间的差异,使得他们偏好于不同类型的交通信息,有着不同的路径选择行为;描述性信息能够使得城市交通出行者更加倾向于选择最短出行路径,而规范性信息能够使得城市交通出行者更多地打破其固定路径选择行为;但是在交通信息影响下,仍有部分出行者倾向于选择固定路径,即使该固定路径并非是最优出行路径.文中相关研究结果有助于交通管理者更好地去预测,在交通信息影响下不同类型出行者的路径选择行为变化情况.
基于改进距离正则化水平集的钢轨表面缺陷提取方法
曹义亲, 谢舒慧
2019, 37(5): 78-83,93. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.011
摘要(144) PDF(1)
摘要:
针对现有钢轨表面缺陷检测方法复杂度过高且精确率较低,提出基于Sigmoid对比度拉伸的距离正则化水平集算法.通过对数变换和均值操作对钢轨图像进行预处理;根据钢轨表面图像梯度变化,以Sigmoid对比度拉伸方法替换距离正则化水平集中的停止函数;根据初始轮廓曲线演化方向的特点,通过新的自适应速度函数替换距离正则化水平集中的演化速度常量;以曲线演化的最终轮廓提取缺陷区域.仿真实验显示,新算法在钢轨表面缺陷数据集中的精确率为99.07%,豪斯多夫距离平均值为6.64,检测缺陷用时为16.46 s.与DRLSE、DCNNs和CTFM算法相比,改进的距离正则化水平集算法提升了检测的精确率和检测速度,对噪声具有一定的鲁棒性并适用小范围缺陷检测.
船舶智能避碰策略测试方法与指标研究
孙峰, 蔡玉良, 马吉林
2019, 37(5): 84-93. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.012
摘要(208) PDF(6)
摘要:
智能避碰策略是实现智能航行的关键技术,其设计缺陷会导致巨大的安全风险、环境风险及经济损失.为获取对智能避碰策略系统有效的测试评价方法,研究并得出测试评价指标体系,以在开阔水域的2艘船舶为研究对象,基于《国际海上避碰规则》研究并量化船船之间的典型关系、行动准则等关键概念,通过解算船舶态势关系得出影响船舶避碰行为的要素,并进行仿真验证.进而以此为基础分析对智能避碰策略可行的测试评价方法,得出构建系统化、量化及典型化测试场景的原则及方法,依托典型测试场景提出测评指标体系的构建原则,为研究构建多船在开阔水域智能避碰测评方法和测评指标体系提供基础.
交通规划与管理
基于电子海图矢量数据建模的无人船路径规划
吕红光, 尹勇
2019, 37(5): 94-106. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.013
摘要(247) PDF(5)
摘要:
栅格地图在自主船路径规划领域应用广泛.为解决栅格地图在表示多种类型障碍物共存的复杂环境时所存在精度不高及路径可靠性不足的问题,提出一种基于电子海图矢量数据——点、线、面要素建立精确环境势场的方法,可用于描述不同类型障碍物及狭窄水域.在此基础上,改进了基于静态环境势场及动态环境引力和斥力的混合路径规划算法,并结合M ariner典型船型及比例微分控制,进行了多船多障碍动态环境和狭窄水域静态环境的仿真测试.试验结果表明,该算法实现了《国际海上避碰规则》约束下的船舶实时自主避碰,并兼顾多种形状和类型的障碍物.建模方法简单实用,具有与电子海图显示与信息系统相结合的潜力.
路侧停车行为对车流行程时间的影响
张月, 孔德文, 孙立山, 杨亚璪
2019, 37(5): 107-115. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.014
摘要(191) PDF(1)
摘要:
为实施精准化、动态化路侧停车管理策略,协调道路行车与停车之间的关系,剖析了路侧停车行为对交通流的干扰机理.选取北京市4处典型路侧停车带,基于路侧停车订单和实地调研数据,对停车设施利用特征、停车时长分布特征、停放车辆数目分布和驶入车辆数目分布等典型的停车行为特征进行了量化,建立了道路周边用地性质与停车行为的映射关系;并根据以上特征规律建立路侧停车带设置于机非混行路段的仿真模型,分析最高允许停放时长、路段交通量和停车需求量等关键因素对路段机动车行程时间的影响规律,定量描述了各因素不同区间值对行程时间波动程度与波动范围的影响.选取新街下坡路侧停车带为例,以控制车流行程时间延误为目标,综合考虑各时段的交通流特征、停车设施利用效率和停车需求量等要素,从停车泊位数目设置、停车需求控制和停车时长角度提出了相关的优化措施.结果表明,限制停车时长为1h能有效降低道路交通影响,道路机动车交通量低于440 veh/h或停车需求下降30% 时,行程时间的波动程度和波动范围趋于稳定,交通影响的改善效果达到瓶颈期.
B2 C泊位共享管理模式及时间窗调控方法
郭放, 戴冀峰, 周晨静
2019, 37(5): 116-123,132. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.015
摘要(201) PDF(1)
摘要:
为解决泊位共享实践中安全性、效率性和时间冲突等主要发展障碍,弥补既有停车需求预测模型不适应短时需求预测且共享匹配算法缺乏时变可共享泊位数量和时间窗数据的不足.从泊位共享市场运营管理机制入手,在B2C商业共享模式下采用流动化泊位管理模式和分时段共享选择模式以满足共享双方高效性和安全性诉求.基于车辆抵离与泊位占用间协整关系,以短时动态需求预测为导向构建向量自回归模型把握泊位供需时变规律,并结合路内停车时长分布特征确定1.5h最小共享时长,在设定动态预留泊位比例和最大共享数量判定原则的前提下,成功获取了各时段可开放泊位数量和时间窗动态分布数据.数值实验表明,该共享模式和时间窗调控策略可优化泊位资源配置结构,挖掘样本区域内既有配建泊位66.4% 的闲置服务能力.
基于调度池的共享单车调度研究
蒋塬锐, 贾顺平, 李军
2019, 37(5): 124-132. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.016
摘要(217) PDF(1)
摘要:
针对共享单车供需失衡,共享率低等问题,以提高用车高峰期调度的及时性为,在调度结构中引入调度池,明确调度池的使用规则,提出共享单车四级调度结构.将基于调度池的共享单车静态调度问题描述为多车场车辆路径问题,考虑到节点的调度需求大于调度车的装载容量和多辆调度车共同满足单个节点的调度需求的情况,以调度总成本最小为目标,建立共享单车静态调度模型,根据模型特点,设计单亲遗传算法求解.算例表明,与未使用调度池的调度方案相比,调度车的行驶里程降低47.86%,变动成本降低47.73%,不考虑调度池的营运成本时,总成本下降9.81%,考虑调度池的营运成本时,总成本下降4.71%.使用调度池可提高调度效率并降低总成本.
差异化收费条件下的货车出行行为研究
肖清榆, 袁振洲, 吴玥琳, 吴先宇, 买媛媛
2019, 37(5): 133-140. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2019.05.017
摘要(249) PDF(2)
摘要:
差异化收费作为调控高速公路流量时空分布的手段,研究该条件下货车出行行为可为制定差异化收费方案提供量化分析依据.利用甘肃省张掖至酒泉段货车出行意向调查数据,建立MNL模型、路径选择分别位于上下层的2种NL模型以及CNL模型,标定结果表明CNL模型拟合精度最高.对CNL模型进行选择枝效用弹性分析,利用标定后的选择模型结合现状数据进行模拟,对优惠组合条件-流量曲面进行梯度分析.经弹性系数分析,夜间-非收费公路选择枝的直接弹性系数为-0.044与-0.13,说明夜间行驶于非收费公路的货车驾驶员更易因效用函数变化改选其他方案;经曲面梯度分析,可得当折扣组合坐标为(0.318,0.354)时梯度的模取得最大值,即优惠额在白天31.8% 、夜间35.4% 时对货车吸引效率最高,优惠比例超过此优惠组合时吸引效率将逐渐递减.

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