基于手机信令数据的京津冀城际出行时空特征分析

为研究京津冀城市群城际出行的时空分布特征,利用手机信令数据提取用户城际出行OD数据,首先分析京津冀城际出行时间特征,其次研究出行高峰时段的空间分布,最后以区县为单位研究城市间交通联系特征.研究结果表明:京津冀城际出行有着明显的周变化规律,周一至周四城际出行量较少,周五至周日出行量显著增加,非工作日的早高峰时间比工作日延迟了1 h.城际出行联系强度显示北京市与廊坊市之间形成了2条明显的交通走廊,城际出行呈现出以省会城市和经济发达城市为区域中心、其他城市为外围的出行结构.本文研究结果有助于进一步衡量区域一体化发展水平,为城市群交通系统规划以及建设提供指导.

基于顺风车数据和聚类方法的都市圈区域划分与层级结构研究

都市圈已经逐渐成为国家新型城镇化发展的主体形态之一,在区域经济一体化建设中起着十分重要的作用。本文基于顺风车数据,使用聚类分析方法,围绕北京都市圈区域划分与层级结构展开相关研究。首先,通过网格模型将研究区域网格化处理并作为基本处理单元,匹配获取的顺风车数据与POI数据到网格中,利用基于网格的改进K-means++聚类算法,并结合使用手肘法与轮廓系数法确定最佳聚类数量,对北京都市圈主要功能区进行划分。通过分析不同功能区域内的居民通勤出行特征,提出通勤强度、通勤时间、功能区独立性、功能区可达性等区域通勤特征评价指标,结合上述指标使用层次聚类方法对北京都市圈层级结构划分展开进一步研究。研究结果表明:本文采用的改进聚类方法能克服传统聚类算法随机选取聚类数目所带来的影响,有效划分并得到19类北京都市圈主要功能区域,聚类效果更佳;聚类结果显示北京都市圈主要功能区域与北京市现有行政区域划分存在差异性,在都市圈规划建设当中应当主动破除行政区域壁垒,实施面向都市圈范围的整体规划;根据不同功能区域的居民通勤特征与地理区位特征,北京都市圈还可进一步划分为核心层、近郊层、远郊层3个圈层;应当根据北京都市圈圈层特性与功能区自身属性制定相应发展策略,通过规划建设市郊铁路或轨道交通改善不同圈层间的通勤现状,提高北京都市圈整体通勤可达性。研究结果为制定相应规划与管理政策提供依据,有利于都市圈功能与结构进一步完善,促进都市圈良性发展。

基于驾驶模拟实验的层级式驾驶行为安全模型研究综述

针对驾驶行为的研究,从理论层面总结了国内外驾驶行为模型的演变发展过程,进而从应用层面上介绍了各种干预因素(分车载设备因素和非车载设备因素2类)对驾驶行为的影响。由于目前利用驾驶模拟器研究干预因素对驾驶行为的影响存在行为分析单一化、缺乏系统性的缺陷,据此提出了基于驾驶模拟实验的层级式驾驶行为安全模型,根据驾驶环境的复杂度及驾驶员涉及交通事故的可能性将驾驶行为按低、中、高3个风险层级分类,分别为基本车辆控制行为、在复杂交通环境中的动态决策行为以及在紧急交通状况中的避祸行为。利用该模型可以对干预因素影响下的驾驶行为安全进行系统全面的分析和评估。

城市交叉口非机动车交通冲突及其严重程度模型

为研究非机动车在城市交叉口发生交通冲突的特性,根据呼和浩特市某典型交叉口的实际非机动车运行特点,对统计时段内单位时间某进口道直行非机动车、右转机动车和当量小汽车到达数与相应的机非冲突次数进行一元和多元回归分析。综合考虑并归一化冲突距离、冲突速度和冲突角度对冲突严重程度的影响,建立非机动车冲突严重程度模型,以反映非机动车冲突严重程度。结果显示,在9个一元回归模型中,当量小汽车到达数与冲突次数拟合的二次多项式对冲突的预测准确率最高,为85.3%;在4个多元回归模型中,直行非机动车和当量小汽车到达数与冲突次数的回归方程的预测准确率最高,为92.4%,对非机动车冲突次数的预测效果最好。所建立的非机动车冲突严重程度模型可用于衡量实际发生的交通冲突的严重程度。

雾天对弯道驾驶行为的影响研究

雾天环境下不良的视距条件使得驾驶员在驾驶过程中存在安全隐患。利用驾驶模拟器,选取雾天环境作为典型干预因素进行驾驶模拟实验,同时考虑驾驶人职业和性别作为可能的影响因素,实验设计直角弯道和S形连续弯道2种道路线形,从实验数据中抽取平均车速与车辆驶出弯道率作为关键变量,采用多变量方差分析、均值统计等方法分析雾天环境下驾驶人的驾驶速度和驶出弯道率,并建立Logistic回归模型分析各因素对车辆驶出弯道可能性的影响。实验结果表明,驾驶人在弯道雾天行驶时的平均车速要比无雾情况下略高,且职业驾驶人的平均车速较非职业驾驶人明显偏低;随着雾的浓度的增大,驾驶人在直角弯道处和S形连续弯道处驶出弯道的比例均显著增大。

基于Min-Max方法和移动轨迹融合的车辆无线定位算法

针对无线信号易受外界因素干扰而造成定位突变的问题,提出一种融合Min-Max方法和移动轨迹方法的车辆无线电定位算法,并进行外场实验验证。结果表明,该算法的定位精度高于其它算法;超过90%的样本数据定位误差小于2m。

考虑风险等级的车车通信MTTC混合分布模型

为研究车车通信环境下改进碰撞时间(modified time⁃to⁃collision,MTTC)的分布规律,建立能够描述不同车辆运行风险等级的MTTC混合分布模型,并利用实测数据进行模型验证,开展基于LTE⁃V技术的车车通信环境实验,获取实际车辆行驶实验数据,并利用k⁃means聚类方法将车辆运行风险划分为4种等级,利用Weibull、Gamma、对数正态3种概率分布模型,分别针对4种风险等级下的MTTC进行拟合检验,结果表明不同风险等级下的MTTC均可用对数正态分布模型描述。在此基础上,建立针对4种风险等级的MTTC对数正态混合概率分布模型,并利用EM算法对模型参数进行标定。选取Weibull、Gamma、对数正态概率分布模型作为对比,通过拟合优度分析验证所提出混合分布模型的有效性,并将该混合分布模型应用于一般环境下MTTC实验数据分析。结果表明:对数正态混合概率分布模型能够更好地拟合车车通信环境下的MTTC分布规律,并对一般环境具有良好的普适性,可为车辆运行安全相关研究提供理论支持。

一种本体知识文摘方法的研究和实现

本体作为领域知识的表示方法,已经成为语义Web的基础。本体通常由领域专家建立,用于表示领域中概念以及概念与概念之间的关系。但这也使得普通用户难以理解本体中描述的信息。普通用户往往希望本体中的信息能够以自然语言的形式描述。这正是本文讨论的主要问题。本文采用分治策略,利用基于嵌套复杂模板的解决方案,设计并实现了本体知识文摘的算法。我们开发了一个原型系统SWARMS,并将该文摘算法进行了运用。初步的实验表明,本文提出的方法取得较好的结果。

基于梯度下降Tucker分解的高速公路数据质量控制算法

高速公路交通流具有多维时空动态特征,其实际调查的数据存在过量随机异常的数据,导致有关调查数据的质量无法满足高速公路主动安全管理对路网各层级交通流调控的需求.利用张量理论所具有的良好多维时空数据处理能力,构建考虑短期波动、长期趋势和车道空间信息的多维时空动态张量矩阵,提出一种基于多维张量分解思维的梯度下降Tucker分解的数据质量控制算法,有效弥补传统数据质量控制方法对交通流数据内在时空关联信息利用不足的情况.选取G4京港澳高速公路杜家坎路段实际速度数据作为研究对象,选择车道维度、时间维度、时间间隔维度,构建多种不同张量矩阵形式,对算法进行实证分析.结果表明:所提出的数据质量控制算法具有良好的高速公路交通流数据修复效果.其中,以车道、天数、5min采集时间间隔3个维度所构建的张量形式修复效果最好,95%测试数据的修复值与实际值的误差在(-5%,+5%)范围内.

基于智能网联车辆编队的高速公路协同合流控制方法

为解决高速公路合流区在交通需求较高条件下的交通流不稳定和拥堵问题,以提高合流区通行能力和车辆合流过程协调性以及消除合流冲突为切入点,提出了在全智能网联车辆(CAV)环境下基于编队的协同合流(PBCM)策略.在合流区上游匝道路段设置一定长度的编队区,当编队区内的CAV数量满足一定规模后,即触发PBCM策略的执行.策略共包含匝道编队区CAV和主路CAV初始合流时间计算、匝道和主路CAV编队方案制定以及车队头车轨迹规划算法3部分.利用MATLAB构建了高速公路合流仿真环境,实验结果显示,当总交通需求为3100辆/h时,PBCM策略通过合流点的车辆数和主路平均速度最高分别比现有基于单个匝道和主路车辆协同(SVBCM)的策略提高了50.7%和20.0%,延误降低46.7%.仿真结果验证了PBCM策略在解决高交通需求条件下合流区拥堵问题的有效性,在匝道合流率较大的情况下仍可以维持主路上游较高的行驶速度.

雾天对驾驶行为的影响研究——避撞驾驶行为

考虑雾天环境下不良视距对驾驶行为的影响,基于驾驶模拟器为实验平台,通过对46名实验人员在不同雾天实验场景下的测试来分析雾天对驾驶人紧急避撞行为的影响。选取一组非平衡重复测量数据,以刹车瞬时速度和刹车反应时间为因变量,将性别、职业作为固定效应,雾天作为重复测量变量建立线形混合效应模型,并采用SPSS求解。结果表明,在无雾、轻雾与浓雾环境下,驾驶人的平均刹车反应时间分别是1.22,1.26,1.56s,而平均刹车瞬时速度分别为68.10,45.53,48.85km/h。与无雾环境相比,驾驶人在有雾环境下的可视距离受到限制,刹车反应时间分别增加了0.04s和0.34s,刹车瞬时速度分别减少了22.57km/h和19.25km/h。

基于动态距离窗的交叉口CAV轨迹规划算法

针对目前智能网联车(connected and autonomous vehicle,CAV)通过交叉口的轨迹规划算法无法兼顾效率与安全协同最优的问题,根据CAV驶入交叉口通信范围时的不同初始行驶状态引入动态距离窗(dynamic distance windows,DDW)概念,提出适用于可控安全行驶条件下通行效率最优的轨迹规划算法。算法根据CAV初始行驶状态参数和信号灯信息、最大舒适加/减速度和道路限速约束条件,获得CAV初始行驶状态对应的DDW。针对CAV初始位置与停车线上游特定位置间的距离处于DDW范围之内和之外的两种情况,分别设计相应的轨迹规划算法,实现CAV通过交叉口延误最小。仿真结果显示,所提出的算法可有效提高CAV通过交叉口的效率,并且具有更小的速度波动及更平滑的时空轨迹。

雾天驾驶人车辆操纵行为特性及其与追尾风险相关性分析

为分析驾驶人在雾天环境下的车辆操纵行为特性及其与追尾风险的内在关系,设计并开展驾驶模拟试验,采用方差分析,混合效应模型等对晴天、雾天2种环境下驾驶人的车辆操纵行为特性进行对比分析,并利用相关性分析及二元Logistics回归模型对避撞过程中行为间的相互作用及其与追尾风险间的关系进行挖掘。结果表明:雾天环境下驾驶人的车道偏移标准差比晴天环境下大20.8%,表明雾天环境下驾驶人的车辆保持能力较差;同时,驾驶人在雾天环境下为持续获得前车视野保持的车头时距比晴天条件下小0.423 s;雾天时驾驶人在追尾避撞阶段的平均减速度是晴天时的1.1倍;受到初始车头时距的影响,雾天时驾驶人在避撞过程中的最小车头时距相较于晴天减少了0.475 s,此时最小车头时距的减少导致雾天环境下发生追尾碰撞的风险较于晴天环境增加了4.93倍。

三维点云环境下基于动视野的运行速度预测

为综合考虑三维道路线形对运行速度的影响,在三维点云环境下,文中结合驾驶员动视野进行运行速度预测研究。首先,利用点云数据标定道路及两侧地形,建立三维点云道路环境;其次,通过点云坐标转换与投影,建立以驾驶员视点为中心的视平面模型,获得驾驶员静视野图像;然后,根据空间几何原理与动视野参数计算投影椭圆方程,获得驾驶员动视野图像;最后,采用动视野路占比作为运行速度的研究指标,并依据车辆动力性能与阈值控制建立运行速度预测模型。以宁杭高速公路东庐山段为例对文中提出的预测模型进行实例验证,结果表明:运行速度模型预测值与实测值对于小客车和大货车的相对误差平均值分别为2.726%和9.023%;由大货车预测结果可知,该段属线形不良路段,与实测结果对线形的判断一致,所提出的预测模型可有效解决现有模型在高速公路划分路段单元内运行速度无法准确预测的问题。

驾驶模拟器在驾驶行为和心理影响因素研究方面的应用

本文综述了国内外利用驾驶模拟器进行驾驶行为和心理研究的现状。对影响驾驶行为和心理的因素进行分类,归纳了综合表征影响程度的评价指标,并对相关实验样本取样、设备及实验过程的研究进展进行了研究与分析。

基于速度性能指标的雨天环境对北京快速路网影响研究

降雨作为一种常见的气象条件,对城市路网的交通状态有着直接的影响。为避免不同道路交通状态速度评价标准的不统一,基于道路的最高限速,提出了速度性能指标,进而建立了衡量路段和路网拥堵状态的路段和路网拥堵指标,量化了路段和路网的拥堵程度。以大量数据为基础,在对比雨天和晴天2种环境下的各项拥堵指标基础上,探讨了雨天环境对北京快速路网的宏观影响,为雨天条件下的交通规划与管理提供了重要的依据。同时,基于路段拥堵指数,利用ArcGIS软件可视化展示了北京快速路拥堵路段的空间分布。结果表明,与晴天相比,雨天环境降低了车辆速度,增加了路段偶发性拥堵,也加剧了路网的拥堵程度。同时,雨天环境下的工作日平均每小时路网拥堵指数增加了17.2%,周末则增加了28.6%;而其标准差分别增加了22.2%和62.5%,表明雨天环境下工作日和周末的拥堵特性存在一定的差异性。

基于固有匹配对数据的交通事故致亡风险因素分析

机动车乘员在道路交通事故中死亡风险的大小受到很多因素的影响。为分析交通事故中致亡因素的非线性效应,在美国交通事故死亡分析报告(FARS)的数据基础上,对机动车乘员的事故结果进行匹配筛选,得到了固有匹配对数据。进而以相对死亡风险为衡量指标,通过非参数logistic回归的方法揭露了性别、年龄、安全带的使用情况以及座椅位置4个因素对致亡伤害的深层次影响机理,有望为交通安全政策的制定和交通安全措施的实施提供重要依据。除此之外,非参数logistic模型能够揭露年龄作为连续变量的重要非线性影响。研究结果表明,固有匹配对的数据结构能够排除外界因素对模型的干扰,且性别、年龄、安全带的使用情况以及座椅位置4个因素会对交通事故中机动车乘员死亡风险的大小造成显著影响。女性的死亡风险相对男性高出15.9%(对数值);使用安全带可以降低74.8%的死亡风险(对数值);死亡风险随机动车乘员年龄增长呈上升趋势;小汽车的后座左侧和后座中间位置是最安全的位置。

新冠肺炎交通防控政策对长沙市人口流动的影响

为探究新冠肺炎疫情下交通防控政策对长沙市人口流动的影响,本文根据长沙市在新冠肺炎疫情期间颁布的交通防控政策和疫情实时防控情况划分防控阶段,基于百度迁徙大数据,利用双重差分模型,识别长沙市不同阶段的交通防控政策以及量化防控效果,分析交通防控政策对长沙市人口流动的影响。结果显示,长沙市在交通管制阶段,平均人口迁出强度、平均人口迁入强度及城市内部出行强度分别下降了83.68%、69.24%及59.74%,有效地控制了人口流动,降低了疫情扩散危险。在交通恢复阶段,长沙市人口流动强度逐渐反弹,城市内部出行强度基本恢复到2019年同期水平。本文研究结果显示了交通管制对疫情扩散限制的有效性,为常态化疫情防控下精准防控政策和复工复产政策制定提供参考。

预警时间对信控交叉口避撞驾驶行为的影响研究

研究不同预警信息发布时间下,不同性别驾驶人对于交叉口迎头侧面避撞情景驾驶行为影响规律,为提高车辆避撞预警系统功效性提供理论依据.基于汽车驾驶模拟器设计实验,招募具有稳定驾驶能力的驾驶人45名,采集7种预警信息发布时间（2.5～5.5 s）,将无预警作为控制组,采用C#编程提取能够表征驾驶行为的变量.用方差分析和线性回归方法分析在交叉口迎头侧面碰撞情景下不同预警信息发布时间对驾驶人的制动时间、最大减速度、测试车辆与冲突车辆的最小距离的影响.结果表明,预警信息发布越早,驾驶人的制动时间越长,最大减速度越小,说明较早发布预警信息可以减缓驾驶人采取制动措施的剧烈程度.同时,预警信息发布较早,可以增大车辆间的最小间距,降低碰撞事故发生的可能性.此外,女性驾驶人的驾驶行为比男性驾驶人更加保守.

基于通勤模式的都市圈中心结构判别研究

面对日益严重的城市交通问题,城市管理者尝试从城市空间规划层面引导交通出行模式的转型,调节供需关系,缓解交通问题,而中心结构识别作为城市空间规划的重要步骤,在分析方法与数据应用等方面仍然受限。本文利用百度位置数据挖掘出的都市圈通勤数据,采用基于网格的DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)密度聚类算法,识别出我国35个主要都市圈的中心布局,并根据5种通勤模式的理论模型和相应的量化指标对都市圈中心结构进行判别,最后对主要中心结构下影响通勤效率的因素进行回归分析。研究发现,虽然不同都市圈的中心布局差异明显,但大部分都市圈表现为非均衡多中心结构。不同中心结构的分布呈现出一定的地域特征,单中心结构都市圈主要位于中西部城市,而约束扩散结构和均衡多中心结构都市圈大多是由东部沿海开放城市发展形成。城市规模与通勤时耗的相关性最为显著,职住平衡度对通勤时耗也有较大影响。上述研究结果为针对性地制定不同都市圈的资源配置策略和通勤效率优化策略提供了有效支撑,对都市圈空间规划和交通可持续发展具有一定的理论价值和现实指导意义。