船舶交通流速度离散特性研究

为更深刻地理解船舶交通流运行特性,以速度离散度研究为切入点,提出描述船舶交通流速度离散特性的两种指标,根据交通流基本图理论,对速度离散度在船舶交通流基本图上的分布及其与船舶交通流三参数之间的关系进行定量分析。结果表明:随着船舶流量、密度和速度的增加,速度离散度的分布趋于稳定,在低流量、高速度离散度区间内,速度离散度随着船舶流量的增加逐渐降低,在低速度离散度区间内,速度离散度随着船舶流量增加逐渐升高;基于改进的K-means-FCM算法,使用船舶交通流流量、密度、速度和速度离散度作为分类指标,对船舶交通流进行聚类分析,得到4个聚类中心与指标值的分布范围。基于试验结果,抽象总结船舶交通流运行状态图,将船舶交通流划分自由态、同质态、稳定态和异质态等4种状态。该研究对更好地认识船舶交通流特性起到一定的作用。

车流速度离散对运行安全的影响研究

车流运行速度和需求安全距离存在着动态的对应关系,需求安全距离与实际车辆间距之间的随机动态关系是车辆速度离散在空间上的物理表征.引入"格林希尔治"交通流模型,建立实际车辆间距与需求安全车距差值计算模型,并推导出不同运行速度下车辆间距与需求安全距离差值对车辆运行安全的影响程度计算模型.结果表明,运行速度对运行安全的影响范围在车辆间距小于需求安全距离的速度范围之内,车流的运行速度并非越大越不安全,而是随着速度的增加危险程度先增加后减小.最后运用试验数据对模型进行了验证分析.

基于车型比例的速度离散与交通事故率关系研究

我国高速公路交通构成复杂,各种车型混合行驶,车速离散程度严重,这也是影响公路交通效率与安全的重要因素之一.研究车型比例对速度离散的影响程度,用第85%位车速与第15%位车速的差值和变异系数2个参数对车辆速度离散的程度进行定量描述,进而研究基于车型比例的速度离散与交通事故率的相关关系.针对北京和西安18个路段的速度和车型的实测数据进行回归和数据拟合分析,结果表明车速离散程度与事故率并不是简单的线性递增关系,而是一种先增后减的非线性关系.

基于速度离散率的非稳定状态下交通流速度研究

不同类型车辆构成的交通流会由于车辆差异形成不同的速度变化,尤其是在非稳定状态的交通流中表现得更明显。选取大客车、小客车、大货车、小货车和摩托车5类车型,在实验路段采集交通流数据进行交通仿真,结合车速标准差,构建在非稳定状态下交通流速度离散率模型。利用速度离散率获得由5类车型构成的非稳定状态交通流速度变化趋势,并确定不同车型对交通流速度离散率的影响程度。

用离散速度方法计算浅水长波方程

用离散速度法计算浅水波方程 ,将空气动力学方程和浅水波方程作了比较 ,用 Nadiga提出的近平衡流动方法模拟浅水波方程的连续和间断解。计算了一维的溃坝波问题和 Thacker提出的连续解问题 ,结果与精确解作了比较 。

计算溃坝波问题的离散速度模型

采用离散速度模型计算二维溃坝波问题.按照浅水波方程与气体动力学方程的比拟关系,给出用于计算浅水波方程的离散速度方法.计算了两个二维溃坝波问题:圆形溃坝波问题和部分水坝倒塌后的水流问题.计算结果显示,此模型计算程序比较简单、有效,且稳定.

离散速度方法及其在跨流域问题中的应用研究进展

往返大气层跨流域飞行器的气动力和气动热计算一直是当前流体力学研究的难点和热点之一。由于该类飞行器面临的流动场景不再是单一的连续流或稀薄流,采用Navier-Stokes方程求解器或DSMC方法均不能获得全流域的准确结果。近年来,以不依赖于连续性假设的Boltzmann模型方程为基础,通过在位置空间和速度空间同时离散求解该方程,实现了跨流域问题的统一求解。本文对该类算法的研究进展进行回顾和分析,着重介绍气体动理论统一算法(Gas kinetic unified algorithm,GKUA)、统一气体动理学格式(Unified gas kinetic scheme,UGKS)和改进离散速度方法(Improved discrete velocity method,IDVM)3种数值途径,分析它们的基本假设和实现方式,关注它们目前取得的进展和应用情况。同时,本文还将IDVM进一步扩展到非定常情形,以便用于非定常跨流域问题求解。最后,本文对该类算法存在的一些问题进行讨论,期望在后续的研究中能予以解决。

一种简单的局部离散速度统一气体动理论格式

统一气体动理论格式UGKS(Unified Gas-Kinetic Scheme)是一种适用于从连续流到自由分子流的全流域计算格式。在该格式中一般使用统一的离散速度空间。而在高速流动中,不同节点的分布函数往往差异很大。为了保证计算的精度,离散速度空间必须满足所有节点的需要,占用了大量的内存。采用局部的均匀离散速度空间,离散速度的范围随节点状态的变化而变化,从而降低了内存的需要,并通过引入背景网格避免了不同节点离散速度的插值。最后,通过两个一维算例对该方法进行了测试。测试结果显示,采用局部离散速度空间能够得到可靠的结果,并且在模拟高速流动时计算效率明显提高。

离散变速度QAM调制模型研究

从系统实现的角度考虑,选择了在无线信道中采用变速率的QAM调制方式;m-QAM是一种高频带利用率的调制技术,对高容量,高速率传输的第三代移动通信系统具有广阔的应用前景。

不同能见度条件下高速公路车辆速度特性研究

本文以京港澳高速公路湖北省内金山—武汉南路段内的交通流检测器及其附近设置于路侧的公路气象站的历史数据为主要研究数据,针对雾天低能见度等天气因素,分析有无雾及不同能见度条件对车辆速度均值及速度离散型的影响;研究在雾天条件下,不同车道位置、不同车辆类型、不同时间时段的车辆行驶速度的差异性;基于交通流Greenshield经典V-K关系,采用非线性回归方法,建立雾天车辆平均行驶速度综合预测模型,模型的拟合优度达到80%.研究成果对研究公路沿线能见度因素对行车安全影响,分析雾天等低能见度条件下的公路通行能力,制定雾天等低能见度条件下可变速度控制等交通控制措施具有重要参考与借鉴意义.

降雨条件下高速公路车辆行驶速度特性

以京港澳高速公路湖北省内金山至武汉南路段的交通流检测器,以及交通流检测器附近设置于路侧的公路气象站历史数据为对象,考虑降雨天气因素,分析有无降雨和不同降雨强度对车辆速度均值及速度离散分布的影响;考虑不同降雨天气条件及不同车道位置、不同车辆类型、不同时间段的车速行驶速度的差异性;基于Greenshield经典交通流V-K关系,采用非线性回归方法,建立了因素对速度影响的雨天车辆行驶速度综合预测模型,拟合度达到80%.该成果对于研究降雨因素对行车安全影响,分析降雨条件下通行能力,制定降雨条件下可变速度控制等交通控制措施具有参考意义.

基于速度的交通事故分析

速度对交通事故的发生以及严重程度有着直接影响,是道路交通事故的重要诱因之一。为了准确地反映速度与事故之间的关系,减轻由于速度因素所造成的交通事故的损失,笔者对国内外速度与交通安全的情况进行分析;研究了平均速度与事故危险性、速度离散度与事故率以及速度与事故严重性的关系;提出了加强速度管理,控制交通流平均速度和减小相邻路段的速度差值的对策。基于速度的交通事故分析,建议采用85%位车速作为控制速度的上限值;提出限速措施,以达到减少交通事故及其损失的目的。

城市轨道交通列车自动驾驶各阶段速度控制算法的研究

本文介绍列车自动驾驶(ATO)的基本功能,重点描述列车速度调节和控制功能。将列车自动驾驶过程划分为车站发车、速度跟踪、目标制动3个阶段,对每个阶段的目标速度曲线、速度控制策略和计算算法进行了分析,提出了速度跟踪阶段采用的速度离散化PID控制方法并对其进行了重点研究。

美国对车辆速度的管理

1987年美国国会准许各州把乡村州际公路某些路段的限速从89km/h提高到105km/h,1995年国家公路系统取消了最大限速89km/h的规定,并把制定限速的权力下放给各个州,1996年32个州对不同的公路都提高了限速标准。通过对比限速前后交通流的变化,研究速度和交通事故的关系,美国提出了管理车辆速度的原因和方法,分析了限速对交通安全的影响,提出了管理车速应该考虑的因素,以及执行限速管理的要点。通过介绍美国管理车辆速度的背景、经验和效果,特别是限速作为速度管理的一个重要手段,为我国的车速管理提供了借鉴方法。

高速公路主要速度控制设施有效性研究

车速是影响道路交通安全的一个重要因素.提高速度控制技术功效,对于改善道路安全性具有重要的意义.基于限速标志、震动减速标线、超速抓拍3种主要速度控制措施前后断面车速观测值,分析研究了不同断面车速变化特征,并运用回归分析的方法对不同速度控制措施断面车速进行了正态性验证、速度显著性检验.以河北高速进行车速实例分析,建立了速度标准离差和事故率的关系,量化速度离散对交通安全的影响,评价速度控制措施有效性.结果表明3种速度控制措施断面车速呈现先减速,后加速的变化特点,超速抓拍车速离散性最低、速度控制有效性最强.

稀薄气体动理论中介观尺度数值模拟的加速方法

针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method,DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法。在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速。基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输。仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大降低了95.28%的计算时长;但对中、大克努森数流域,加速性能大幅度下降。

山区高速公路交通特管区设置方法研究

为研究山区高速公路车辆通行速度规律,提高山区高速公路交通运行效率,选取雅西高速拖乌山北坡的36km交通特管区路段作为研究对象,收集断面交通信息数据,通过数学分析确定路段速度分布特性,根据分布特性确定交通特管区设置方法,以此提出交通特管区路段速度控制策略。结果表明:随着下坡距离增长,货车速度逐渐降低,货车的行驶速度受路段熟悉程度的显著影响;客货车分道行驶及限速措施能够有效地降低速度的离散性;货车的平均速度及运行速度均会随着路段限速值的提高相应地提高。基于此提出了交通特管区设置方法。

离散Boltzmann-BGK方程解的长时间特性研究

以D1Q3模型为例,研究了一维情况下具有特定离散速度的Boltzmann-BGK方程的解,当时间趋于无穷大时,可由Burgers方程自相似解叠加表示出来.

更新步长和元胞尺寸对元胞自动机模型的影响

改进了NaSch模型的更新规则,将更新步长和元胞尺寸作为模型的输入值,建立了细化NS模型。通过计算机模拟研究了更新步长和元胞尺寸对路段交通流状态演变的影响及其作用机理。研究结果表明:较小的更新步长可以真实地体现车辆的相对运动,减少确定性减速;较小的元胞尺寸能够精确描述车辆的速度和位置变化,减少位移累加更新导致的'迟滞'效应。细化模型模拟的交通流具有较小的局部阻塞宽度和速度离散度,因而具有更好的系统稳定性,其模拟结果与实测数据符合很好,解决了经典NS模型仿真流量偏小的问题。