Evaluating Traffic Congestion Using the Traffic Occupancy and Speed Distribution Relationship: An Application of Bayesian Dirichlet Process Mixtures of Generalized Linear Model

Accurate classification and prediction of future traffic conditions are essential for developing effective strategies for congestion mitigation on the highway systems. Speed distribution is one of the traffic stream parameters, which has been used to quantify the traffic conditions. Previous studies have shown that multi-modal probability distribution of speeds gives excellent results when simultaneously evaluating congested and free-flow traffic conditions. However, most of these previous analytical studies do not incorporate the influencing factors in characterizing these conditions. This study evaluates the impact of traffic occupancy on the multi-state speed distribution using the Bayesian Dirichlet Process Mixtures of Generalized Linear Models (DPM-GLM). Further, the study estimates the speed cut-point values of traffic states, which separate them into homogeneous groups using Bayesian change-point detection (BCD) technique. The study used 2015 archived one-year traffic data collected on Florida’s Interstate 295 freeway corridor. Information criteria results revealed three traffic states, which were identified as free-flow, transitional flow condition (congestion onset/offset), and the congested condition. The findings of the DPM-GLM indicated that in all estimated states, the traffic speed decreases when traffic occupancy increases. Comparison of the influence of traffic occupancy between traffic states showed that traffic occupancy has more impact on the free-flow and the congested state than on the transitional flow condition. With respect to estimating the threshold speed value, the results of the BCD model revealed promising findings in characterizing levels of traffic congestion.

Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Agricultural Non-point Source Pollution in Xixi Watershed of Jinjiang Basin

The SWAT model was applied to analyze the temporal-spatial distribution patterns of non-point source pollution loads and the difference of pollution loads of different land use types in Xixi Watershed of Jinjiang Basin. The results showed that both yearly nitrogen and phosphorus pollution loads were evenly distributed during 1973 to 1979,the annual TN pollution from non-point source was 1530 t,or 6. 3 kg / ha,and the annual TP pollution from non-point source was 270 t,or 1. 1 kg / ha during 1973 to 1979 in the watershed. Considerable differences were identified on both monthly nitrogen and phosphorus pollution loads. The TN and TP pollution loads during the flood season( from April to September) accounted for 76. 2% and 75. 8% of the annual load respectively. There were great differences in both TN and TP pollution loads of different land use types in the study area,and the pollution load of both farmland and orchard was higher than that of the other land use types. TN and TP pollution loads of farmland accounted for 66% and 83% of total watershed. There was a great spatial difference in the nonpoint source pollution load of the study area. The critical source areas of non-point source pollution are mainly located at Guanqiao Town,Longmen Town,Changkeng Town,Shangqing Town and Dapu Town,where the efforts of controlling pollution should be made.

Interplay Between Scission-Point Model and Experimental Data for Sub-Barrier Fusion-Fission

The fragment angular distributions of fusion-fission reactions for the systemsof 16O+232Th,19F+232Th and 16O+238U at near-and sub-barrier energies were measured.The measured fragment anisotropies obviously deviate from the predictions ofscission-point transition-state model.We also compared the excitation energy of tiltingmode with the statistical assumption.It was found that thermal equilibrium is not estab-lished at scission for the reactions studied.

The December 26, 2004, off the west coast of northern Sumatra, Indonesia, M_W=9.0, earthquake and the critical-point-like model of earthquake preparation

Long-term seismic activity prior to the December 26, 2004, off the west coast of northern Sumatra, Indonesia, MW=9.0 earthquake was investigated using the Harvard CMT catalogue. It is observed that before this great earth-quake, there exists an accelerating moment release (AMR) process with the temporal scale of a quarter century and the spatial scale of 1 500 km. Within this spatial range, the MW=9.0 event falls into the piece-wise power-law-like frequency-magnitude distribution. Therefore, in the perspective of the critical-point-like model of earthquake preparation, the failure to forecast/predict the approaching and/or the size of this earthquake is not due to the physically intrinsic unpredictability of earthquakes.

一个通用PDM安全管理模型及实现

首先分析了国内外 PDM系统安全管理策略的不足之处 ,详细介绍了 PDM系统的安全策略、聚类静态安全模型、基于 Petri网的动态安全模型、层次型分布安全模型和缺省安全模型 ,并给出相应的算法 ;最后 ,结合ZD- PDM系统给出了所述的安全模型的实现技术 ,并讨论了模型尚需进一步研究的问题 .论文所述模型不仅适用于 PDM系统 ,而且对于现有的其它管理信息系统也有重要的意义 .

动态牵伸过程中浮游纤维变速点分布模拟

为研究牵伸条件的变化对牵伸过程的影响,通过建立动态牵伸模型,仿真浮游纤维在动态牵伸过程中受到摩擦力作用的加速过程,得到动态牵伸过程中浮游纤维变速点分布。纤维的牵伸过程被细化为后纤维、慢浮游纤维、快浮游纤维和前纤维4种纤维运动状态变化的过程。通过记录纤维在牵伸过程中速度和位置的变化,计算得到纤维保持每种状态的时间。模拟过程中,通过获取纤维在牵伸过程中速度和位置的变化,得到每根纤维在牵伸区内分别维持4种运动状态的时间,从而建立动态的牵伸模型。此外,通过确定浮游纤维与快速纤维和慢速纤维相互接触的长度,计算浮游纤维在动态牵伸过程中受到的控制力与引导力,模拟浮游纤维在动态牵伸过程中的加速过程。同时计算简单罗拉牵伸的摩擦力界分布,通过改变牵伸模型的牵伸倍数和纤维长度,模拟不同牵伸条件下浮游纤维变速点分布。结果表明:仿真得到的变速点分布近似于正态分布,与实际牵伸过程中变速点分布形态接近;牵伸倍数越大,纤维的长度越长,变速点分布越接近前罗拉,并且变速点分布范围越小。

配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流、高次谐波、零序分量以及频率分布等故障特征。研究结果表明:改进后Cassie-Mayr联合模型不但解决了电弧电流从大电流到小电流的转换突变问题,且不同模型权重占比的分配更能准确地表征实际燃弧弧道阻抗变化的随机性;通过设置电弧燃弧时间长短,准确地描述间歇性重燃的随机性;电弧断续时刻为非整数周期下的过电压、过电流幅值高于整数周期;电缆线路增大了故障线路电流,过电流可达3.81~7.20pu,不利于熄弧;大电流系统故障相零序电流主频在0~400Hz,小电流系统故障相零序电流主频在1200~1600Hz。

分布式PDM系统中的产品数据对象分布模型

产品数据对象分布问题一直是分布式产品数据管理(DPDM)研究的热点。基于当前硬件条件的限制和信息的海量性,把合适的产品数据对象分布于合适的位置成为决定一个分布式产品数据管理系统性能的很重要因素。因此,该文以国内某通信公司的实际应用为背景进行了产品数据对象分布分析,提出了一个综合目标驱动的产品数据对象分布模型,所提出的产品数据模型通用性强,便于推广应用。

空间飞行器的指向误差混合分布模型

在空间探测任务中,飞行器会受到机械冲击、跟踪噪声等因素的影响发生角微振动,使天线指向误差恒不为0,从而影响通信链路.针对典型的指向误差单一分布模型如高斯分布、瑞利分布和莱斯分布忽略多种误差源共同影响的缺点,提出指向误差混合分布模型,将多种误差源同时考虑在内,极大地提高了模型的准确性.首先,根据多个空间飞行器奥林巴斯通信卫星OLYMPUS、工程测试卫星ETS-VI、光学轨道间通信工程试验卫星OICETS和量子科学实验卫星MICIUS角微振动信号的功率谱密度拟合指向误差信号.然后,对比单一分布模型和混合分布模型与指向误差拟合信号的确定系数R^(2),确定最优分布模型.结果表明:由高斯分布和莱斯分布组成的混合分布模型拟合度最高.以OLYMPUS飞行器为例,高斯-莱斯混合分布模型的拟合度比单一分布模型中的瑞利模型提高27.44%,误比特率偏差降低2.87 dB.

基于改进型混沌遗传算法的分布式光伏储能输出最大功率点追踪方法

针对当前分布式光伏储能输出最大功率点追踪过程受多峰特性影响而导致追踪效果不佳的情况,提出了基于改进型混沌遗传算法的分布式光伏储能输出最大功率点追踪方法。该方法首先通过构建光伏储能电池等效模型及分析光伏储能电池特性基础上,将时间、光照强度和环境温度作为输入,建立基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的分布式光伏储能最大功率点追踪模型。其次,在遗传算法中引入混沌因子,形成改进型混沌遗传算法。经过参数设置、种群初始化、添加混沌因子以及交叉和变异等操作后,利用该算法求解基于RBF神经网络的分布式光伏储能最大功率点追踪模型。最后,利用该模型输出分布式光伏储能输出最大功率点追踪结果。实验结果表明:该方法追踪分布式光伏储能输出最大功率点时,具备较好的收敛性和逼近性;可在不同环境温度和光照强度情况下,有效追踪布式光伏储能输出最大功率点,应用效果较为显著。

基于图模型的配电系统抢修预案综合研判方法

针对故障定位基础数据存在异常值,导致故障研判定位时间较长、准确率较低的问题,提出基于图模型的配电系统抢修预案综合研判方法。利用统计量,检验抢修数据正常样本和实测样本的差异程度,聚类样本数据为多个簇,将与聚类中心差异最大的数据作为异常值,过滤后得到修正数据集,根据跳闸开关等数据,综合研判配电系统故障类别,计算不同类别开关量信息,将信息存在变化的区间视为故障区域,根据区域内设备电流信息熵值,定位故障点,标记在故障传播图模型上,直观展示抢修预案综合研判结果。以某地区实际配电系统抢修预案为例,进行实例测试,其预案包括主线停运、支线停运、台区停运、单户停运故障类别,测试结果表明,该方法缩短了故障研判定位时间,提高了故障研判定位准确率,配电系统抢修预案反馈更加及时可靠。

基于XML的PDM系统体系结构与实现

XML的自描述性和与平台无关性使它成为一种在Internet上共享信息的强大工具,计算环境现在正在朝着采用以XML作为基础的数据存储和转换格式的方向发展。文中回顾了PDM系统的体系结构的历史,提出采用XML技术构建4层分布式PDM系统,阐述了这种体系结构的优点和实现过程中的几项关键技术。

Convex decomposition of concave clouds for the ultra-short-term power prediction of distributed photovoltaic system

Concave clouds will cause miscalculation by the power prediction model based on cloud features for distributed photovoltaic( PV) plant. The algorithm for decomposing concave cloud into convex images is proposed. Adopting minimum polygonal approximation( MPP) to demonstrate the contour of concave cloud,cloud features are described and the subdivision lines of convex decomposition for the concave clouds are determined by the centroid point scattering model and centroid angle function,which realizes the convex decomposition of concave cloud. The result of MATLAB simulation indicates that the proposed algorithm can accurately detect cloud contour corners and recognize the concave points. The proposed decomposition algorithm has advantages of less time complexity and decomposition part numbers compared to traditional algorithms. So the established model can make the convex decomposition of complex concave clouds completely and quickly,which is available for the existing prediction algorithm for the ultra-short-term power output of distributed PV system based on the cloud features.

考虑智能软开关接入的主动配电网扩展规划方法

柔性互联装置的广泛应用给主动配电网(active distribution network,ADN)规划带来巨大挑战。该文提出一种考虑智能软开关(soft open point,SOP)接入的ADN扩展规划方法,对变电站新建及扩容,线路新建,智能软开关、分布式电源、储能系统以及无功补偿等设备的选址定容进行协同规划。首先,考虑分布式电源出力和负荷功率不确定性,采用基于改进高斯混合模型的聚类方法构建典型日场景。在此基础上,以年综合费用最小为目标函数,建立了考虑SOP接入的ADN扩展规划模型。然后,通过线性化和二阶锥松弛技术,将原始非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed-integer second-order cone programming,MISOCP)模型,并提出逐次收缩凸松弛算法以获得凸松弛间隙足够小的原问题最优解。最后,在54节点主动配电网算例上验证了所提规划模型和求解算法的可行性与有效性。

基于分布式存储框架的无中心联邦学习

联邦学习是一种新的机器学习范式,其允许多个参与者在不共享原始数据的情况下以隐私安全的方式协作地训练一个共享的机器学习模型。由于联邦学习可以解决数据孤岛问题,因此其具有广泛的应用价值。然而在传统联邦学习中,使用单一的中央服务器聚合模型可能会导致单点故障问题。为了克服传统联邦学习中的可能存在的单点故障问题,文中提出一种基于区块链的分布式联邦学习(Distributed Federated Learning,DFL),利用区块链的特点,将存储模型的任务委托给区块链网络中的节点。文中提出了一种异步聚合策略,能够让参与者在任意时间加入联邦学习,从而减少参与者的等待时间。为了克服区块链存储限制,文中还设计了一种模型分块策略。该策略将大规模模型分块以满足区块链的存储要求。通过在多个数据集上训练多种机器学习模型来评估DFL,实验结果表明DFL在克服单点故障的同时实现了优于传统方法的性能。

基于多元GMM的机载多光谱LiDAR点云空谱联合分类

针对传统机载多光谱激光雷达(multispectral light detection and ranging,MS-LiDAR)土地覆盖分类方法空谱信息协同利用能力不足或多类型特征联合利用时特征维数过高的缺陷,提出一种基于多元高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)的机载MS-LiDAR点云空谱联合分割算法。该算法首先对原始多波段独立点云进行辐射校正、异常剔除及融合,形成同时表达空间位置及其对应多波段光谱信息的多光谱点云;然后,提取各激光点的多光谱、高程等特征构建空谱特征矢量,并通过特征标准化及离散化消除不同类型特征间的单位和尺度差异;再次,构建多元GMM建模目标在空谱特征空间呈现的多峰分布,获取激光点属于各类目标的响应度并按照最大响应度原则确定类属;最后,设计3D多数投票法优化分割结果。实验基于实测的Optech Titan MS-LiDAR数据验证提出算法的有效性和可行性。实验结果表明:联合多波段强度特征及高程特征的多元GMM的分割总体精度可达93.57%,Kappa系数可达0.912,仅联合四维特征即可实现MS-LiDAR点云的高精度分割。该项研究可为综合利用MS-LiDAR数据的多光谱及空间信息提供新途径。

北运河上游非点源污染负荷模拟与最佳管理措施评估研究

非点源污染是水污染的重要来源之一,揭示非点源污染负荷空间分布特征、筛选并布设最佳管理措施(best management practices,BMPs)对水污染的高效治理有至关重要的意义.北运河作为北京市重要的排水通道和连接京津冀的重要生态走廊,加强北运河上游非点源污染治理对北运河流域的水质改善至关重要.然而,当前缺乏针对非点源污染关键源区内布设不同BMPs生态效益评价的研究.因此,为了解析北运河上游非点源污染空间分布特征,评估关键源区布设不同措施的生态效益,本文基于SWAT模型定量模拟了2019年北运河上游总氮、总磷负荷空间分布特征,并采用单位负荷指数法识别了非点源污染关键源区,同时评估了关键源区布设不同BMPs的总氮、总磷削减效果.结果表明:(1)2019年北运河上游流域产生的总氮、总磷负荷分别为126444.22和12394.76 kg,呈东南高西北低的空间分布特征,主要来源于城镇用地、耕地和果园等地类.(2)北运河上游关键源区分布在东南部17条子流域,占流域总面积的13.16%,产生的总氮、总磷负荷分别占全流域的39.16%和38.10%.(3)1/5面积比植被缓冲带的总氮、总磷削减率最高,分别为38.20%和40.37%;2 km河道植草的总氮、总磷削减率最高,分别为19.47%和50.90%;由于关键源区范围内农地面积较小(9.62%),化肥减施措施下污染物削减较低.研究显示,非点源污染关键源区主要分布在人类活动较多的流域东南部,可通过布设合适的植被缓冲带和河道植草措施,降低关键源区非点源污染负荷.

基于循环迭代法的牵伸区纤维运动仿真模拟

为进一步研究牵伸区纤维的运动,基于单纤维在牵伸区内受到的引导力与控制力,采用循环迭代法建立纤维变速模型,计算牵伸区不同压力分布下不同长度纤维的变速点,并得到牵伸区内纤维变速点分布以及各位置不同纤维(包括快速纤维、慢速纤维以及浮游纤维)的分布。结果表明:纤维的变速点位置与其自身长度有关,纤维长度越长,其变速点越靠近前罗拉钳口;在不考虑浮游区情况下,对于长度离散度较大的纤维须条,牵伸区内平稳、缓和的压力分布有利于纤维变速点的集中,但纤维变速点离前钳口较远;纤维长度长、离散度较小时,靠近前钳口增加附加压力有利于变速点的集中且其更加靠近前钳口。

光伏电池最大功率点快速定位方法

针对光伏电池最大功率点定位时间长的问题,提出一种基于SPICE模型的光伏电池最大功率点快速定位方案。依据构建的光伏电池SPICE模型获取了不同光照条件下功率分布数据,对功率分布数据进行二元样条插值后,利用最小二乘法对功率分布曲面进行拟合,获取了光伏电池输出功率、输出电压和环境照度的数学模型,在给定环境照度后,通过极值求取的方法实现最大功率点的快速定位。

带单个变点AR(1)模型的统计推断

变点时间序列一直是计量经济学、工程学和统计学的一个重要研究课题,在金融、气象和工业等领域有着广泛的应用。研究了带单个变点一阶自回归(AR(1))模型的统计推断问题。基于极大似然(或拟似然)方法,针对带单个变点AR(1)模型给出了参数估计表达式及自相关系数估计的一致性条件,同时得到了该条件下自相关系数极大似然(或拟似然)估计的渐近分布,并依此讨论了模型是否存在变点的假设检验及自相关系数变化增量的假设检验问题。最后通过数值模拟和上证综合指数日交易量的实证分析说明了所提理论和方法的有效性。