基于车路协同的快速路合流区可变限速控制方法

针对快速路合流区通行效率低的问题,利用车路协同环境下实时信息采集与交互技术,基于Gipps安全距离模型,对METANET模型进行改进;将动态安全距离融入可变限速控制中,建立起主线可变限速的控制方法和模型,引导匝道车辆利用主线可插间隙汇入,提高了快速路合流区的通行效率和匝道汇入的成功率;利用VISSIM与MATLAB联合搭建仿真控制环境,在不同流量下对所提出的控制策略进行仿真评估。研究结果表明:在中、高流量下,可变限速的控制策略使得速度分别提升了8.75%、 9.28%,密度分别降低了9.45%、 9.77%,行程时间分别降低了9.29%、 8.88%;延误分别降低了9.21%、 8.84%;证明了该可变限速控制策略能提升合流区通行效率,改善交通流运行状态。

考虑经验驾驶行为的入弯实时类人速度规划方法

为提高自动驾驶汽车的安全性、舒适性与通行效率,提出了一种考虑到滑行及安全速度的类人入弯速度规划策略。该策略基于混沌优化理论与实车弯道行驶速度数据,通过将车辆的入弯速度规划问题构建为多目标优化问题,建立了舒适模式与效率模式。通过定义奇点速度,简化了非线性高阶约束条件。结果表明:在该策略规划中,在不同弯道场景下,横向加速度和纵向加速度均在摩擦圆约束内,可保证车辆的行驶安全。相比于未考虑滑行的方法,在舒适模式下,该策略产生的纵向加速度减小9.76%,通行效率提高61.73%;在效率模式中,纵向加速度为加速度阈值,满足加速度约束,通行效率提高88%。因而,无论舒适模式还是效率模式,该方法均可兼顾舒适性和通行效率。

弯道湿滑路面抗滑性能仿真与安全行车速度计算

弯道交通事故高发,车辆超速行驶、潮湿路面抗滑性能不足及离心力作用所造成的车辆侧向滑移是其主要事故类型。明确潮湿弯道车辆最大安全行驶速度对于保证弯道安全驾驶至关重要,由于轮胎-水流-路面之间的相互作用机理复杂,涉及变量较多(包括弯道几何参数、路面表面特征、轮胎运动特性、水膜厚度等),目前还没有从抗滑模拟角度获取降雨工况下弯道最大安全行驶速度的工程实践。基于固体力学和流体力学,建立轮胎-水流-路面耦合的侧偏抗滑模型,并依据抗滑测试值对模型预测准确性进行验证。以侧偏抗滑模型为基础,结合侧滑机理分析,得到所验证沥青路面在不同弯道半径、超高和水膜厚度下的最大安全行驶速度,并与美国国家公路与运输协会(American Association of State Highway and Transportation, AASHTO)设计速度进行对比。结果表明:现有设计速度规范对雨天环境因素考虑不足,当降雨强度较大时,车辆以AASHTO设计速度行驶会发生侧向滑移。该结果验证了所建立侧偏抗滑模型求解最大安全车速的方法对识别具有高滑移风险的雨天环境状况和低抗滑性能路面的有效性,并可为弯道路面摩擦管理和混合料设计提供新手段。

湘江湘潭铁路桥水域船舶安全航速研究

湘江湘潭铁路桥水域的通航条件较为复杂,为了研究船舶通过此水域的安全航速,确保桥和船的安全,进行桥区水域航道的船模试验研究。根据相似准则制作1∶100正态定床水工模型和船模,模拟II级航道各典型船舶在此水域的航行状况。试验采用流场实时测量系统VDMS对船模运动进行快速检测,由其内置程序得到船模的漂角、漂距以及相应的航速。根据安全航行的原则,通过对试验成果的分析,提出了在最大通航流量Q=20 000 m3/s下,2 000 t级自动船舶、2×2 000 t级驳船队和4×1 000 t级驳船队通过此水域的安全航速分别为:18.36～25.49km/h,14.40～19.40 km/h和14.40～18.47 km/h。该研究方法可供同行参考,其研究可为航道管理部门及设计部门提供依据。

高原雾天高速公路安全影响及其最高限速研究

针对高原雾天对高速公路行车安全的影响因素,依据近年来云南省雾天高速公路事故数据,分析云南省雾天高速公路事故特征;基于高原雾天对于驾驶人的影响,分析雾天情况下驾驶人识别距离及感知速度的变化关系.为提高雾天高速公路行车安全性,从改善高速公路安全行车的角度出发,建立雾天高速公路行车限速模型,得到不同能见度及路面附着系数下的限速值.研究结果表明,随着能见度的提升,行车速度增加,路面附着系数呈现正相关;低能见度下,参照物模糊,对比度降低,驾驶人的识别距离会产生较大偏差,感知速度也会与实际行车速度产生较大偏差;建立的高速公路限速模型表明,驾驶人雾天行车速度与能见度、路面附着系数及纵坡坡度呈线性关系.

CTCS3级列控系统ATP防护曲线算法研究

从速度防护曲线生成的角度,研究了超速防护的主要算法。在ATP速度防护模型的基础上,就安全制动曲线计算中关于步长的选取进行了计算分析,比较了选取不同步长情况下制动曲线的精确性。选取时间步长和距离步长结合的方法,采用分段迭代法计算速度防护曲线。最后在Visual C++6.0的开发平台上实现ATP防护曲线的仿真。

四轮客货车安全车速实时监测模型的研究

考虑实际坡度条件下,提出了基于压力传感器的汽车重心与安全车速实时监测系统的多元力学模型.建立了考虑车辆重心高度、路面纵横双向坡度及路面半径等因素的车辆安全车速控制力学模型,并在三维模型分析的基础上提出监测与报警机理,可为汽车安全系统提供安全车速与重心计算的多维力学模型,为研制汽车安全车速实时监测系统提供了必要参数与依据.

地震环境下高速列车最大安全运行速度分析

为研究地震环境对高速列车运行速度的影响,以某型动车组为研究对象,建立高速列车动力学模型。采用"金井清-田治见宏模型"对地震地面运动进行模拟,将模型中的地震动功率谱转换成位移功率谱,并求解出地震动的传递函数,将地震激励通过传递函数以位移的形式输入高速列车动力学模型中。以地震烈度7度为例,从脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等动力学性能指标对不同速度等级下的高速列车进行动力学分析,并得到一个高速列车最大安全运行速度的参考值。分析结果表明,在地震动作用下,高速列车运行速度的大小对其动力学性能有着不可忽视的影响,并且通过对比不同速度等级下高速列车的动力学性能指标,得出在地震烈度为7度时高速列车最大安全运行速度为50 km/h,对列车在突发地震时运行速度的调整具有一定的参考价值。

弯曲航道中安全航速模型的建立及应用

本文依据船舶在弯曲航道航行时所允许的最大侧偏移量，通过数学分析，建立起船舶在弯曲航道航行时安全航速的数学模型，它为驾驶人员在弯曲航道安全航行提供了参考依据。

基于不同限速条件下的超车模型研究

超车是车辆行驶过程中普遍存在的现象.超车时机选择不当或操作失误是交通事故频发的重要原因之一,在城市干道及高速公路上,不同车道的限速要求对超车行为提出了更高的要求.本文在以往研究的基础上,将整个超车过程分为换道、超越、并道三个阶段,添加不同车道的限速条件,以安全为前提,在一个超车时段内尽可能多地超越前方行驶车辆为目标,并充分考虑车辆跟驰行驶过程中的安全间距及超越行驶过程中超越车与被超越车行程之间的关系,建立一种新的超车模型,以供车辆在超车时提供判断及辅助,并通过一个算例来验证模型的实用性.

长株潭城际铁路湘江特大桥船舶撞击力及桥区船舶安全航速确定

在桥墩的设计过程中,船舶通过桥区的速度是计算桥墩撞击力的重要参数,但现有规范关于如何选取这个速度缺乏明确的定义,导致速度值选取困难。在分析国内外相关资料的基础上,结合桥区地形、水流、桥梁构造等特点,以保证船舶及桥梁安全为前提,研究和确定桥区船舶安全航速。并以长株潭城际铁路湘江特大桥实际工程问题为研究对象,采用通航船舶模型试验方法确定桥区船舶安全航速,为桥梁设计和船舶安全航行提供依据。

基于TruckSim的装载工况影响下弯道安全车速阈值

为研究装载工况和路面条件对弯道路段安全车速阈值的影响,运用TruckSim仿真软件建立大型车辆整车动力学模型、道路场景模型和驾驶人控制策略模型,从装载质量和道路附着系数2个方面分别设计实验进行仿真,分析车辆在弯道路段发生侧滑、侧翻的影响因素及其影响程度。以陕西省某高速公路一弯道路段为例,研究了车辆在双因素影响下,通过弯道的安全车速阈值。结果表明:随着装载质量的增加,弯道安全车速阈值减小,安全车速阈值与装载质量之间为幂函数关系;道路附着系数在0.1~0.6范围内时,随着弯道路面附着系数的增加,弯道安全车速阈值减小,且二者为指数函数关系;当道路附着系数在0.6~1.1范围内时,随着弯道路面附着系数的增加,弯道安全车速阈值变化趋于平缓。根据模型仿真分析结果,针对超载超限问题,进一步对交通管理部门、装载人员和驾驶人提出相应的安全建议,旨在提高公路弯道行车主动安全性,也为公路安全运营研究提供理论及技术支持。

冰雪路面城市快速路跟驰模型研究

针对冰雪路面城市快速路的跟驰模型进行了研究。首先对两种常见的冰雪路面进行了交通调查。根据调查结果对不同冰雪路面城市快速路交通流的自由流速度、平均速度、速度分布,相邻跟驰车辆的车头时距、车头时距与相对速度的相互关系等微观特性进行统计分析,定量地研究不同冰雪路面形态对城市快速路跟驰行为的影响。其次,对不同类型的优化速度函数特征进行对比分析,依据Greenshields速度-密度关系建立期望车速模型,依据车辆不同跟驰状态建立冰雪路面最小安全距离模型,并由此构建冰雪路面优化速度模型。基于现有跟驰理论研究成果,以线性跟驰模型建模思想对全速度差模型进行改造,结合冰雪路面优化速度模型构建适用于冰雪路面的新跟驰模型。最后,利用实测数据对模型参数进行标定,并通过设计实验分析模型的稳定性、加速度非对称性。同时,利用调查数据对新模型和全速度差模型进行模拟分析,结果证明该模型更贴近冰雪路面城市快速路实际交通流,可以为冰雪路面下交通管理措施的制定提供理论支持。

考虑道路条件和车速的横纵向控制驾驶员模型

针对智能汽车在复杂路径下跟踪效果不佳的问题,考虑车辆横纵向动力学耦合作用,提出一种横纵向控制驾驶员建模方法。根据道路条件对车辆转向和速度控制的影响,建立一种考虑路径曲率和横向坡度的多约束车辆动力学模型,并推导车辆侧翻和侧滑的临界速度,预测参考路径的安全车速;采用横向模型预测控制获得最优的前轮转角控制序列,纵向PID控制实现纵向速度跟随;搭建Simulink-CarSim和硬件在环联合仿真系统。仿真结果表明:横纵向控制驾驶员模型能够预测安全车速,提高路径跟踪精度和行驶稳定性,同时具有较好的鲁棒性。

对地铁信号系统列车运行速度制约因素的探讨

信号系统是保障地铁运行安全及提高运行效率的重要设备,列车超速防护功能是信号系统一个非常关键的功能。信号系统防护下的列车运行速度由车辆、线路、轨道、限界及信号系统等条件共同决定。由于相关专业对信号系统安全制动模型不了解,在实际工程中易造成"速度浪费"现象。从信号系统安全制动模型的原理出发,对车辆、线路、轨道、限界等专业对列车运行速度的制约因素进行分析,提出建议。

林区道路集材车安全装载监测模型的研究

针对林区道路出现的集材车辆超载和交通事故多发的现象,提出了基于压力传感器的集材车辆安全装载与安全车速实时监测模型。利用该模型能实时监测集材车的整车重量和安全装载重量,提供安全装载和安全车速监测与报警,可为集材车的安全装载提供可靠的监测模型。

海浪波能谱预报潜装作业的安全风速对比分析

以半潜船装载钻井平台为实例，建立半潜船在风浪联合作用下的数学模型，利用PM和双参数海浪波能谱分别计算不同条件下船舶最大横摇角度，依据数学模型计算出潜装作业的初稳性高度限值，从而对比分析出本次半潜船绑扎系固的安全风速。在船舶作业相关规范的前提下，为本次半潜船作业提供气象参考，使船舶设备、作业人员以及决策者有相应的准备，保证作业的顺利进行。

考虑安全间距的合流区可变限速协调控制方法

针对匝道合流冲突的问题,分析了合流区车辆换道特性及运动轨迹,提出了满足车辆合流需求的车辆安全间距计算模型。首先,将其纳入可变限速的控制框架中,运用模型预测控制方法,建立了网联环境下合流区可变限速协调控制方法和模型。然后,利用元胞自动机搭建仿真环境,实现了网联车在上游控制区的速度协调控制。最后,将匝道与主道车辆到达率按照低、中、高进行27个场景的设置,选取交通量、速度、密度、行程时间作为评价指标,通过仿真分析了控制策略下的合流区交通状况。仿真结果表明:匝道车辆到达率会影响控制策略的实施效果,低密度时,效果不显著;中密度时,控制策略优势得以体现;高密度时,策略失效。

基于汽车-行人碰撞的安全车速模型研究

在混合交通的复杂路况下,汽车与过街行人很容易发生碰撞,本研究分析了行人过街的危险度,并且针对行人从自车前方相邻车道慢速行驶的机动车前面突然出现横穿公路并与自车发生碰撞的类型,分析了自车、慢速前行的机动车和行人的运动与驾驶员的视线之间的相互关系,建立了汽车安全车速的计算模型,从而为驾驶员安全行车提供参考。

津秦高速铁路沿线风况特征

大风是影响铁路运输安全的主要气象灾害,强风导致的铁路灾害是影响铁路安全运行的重要因子之一。本文基于2009-2018年的津秦铁路沿线气象站资料和历史典型大风天气过程的中尺度模式模拟两种方式,分析津秦高铁沿线大风特征,识别沿线受风灾威胁严重的路段。结果表明:津秦高铁沿线大风频率和强度具有明显的季节差异,春季相比于其他季节大风频率和强度均最高;气象站历史资料分析表明,位于天津滨海的西南-东北走向铁路段、位于唐山市东部的自西向东铁路段属于受风灾威胁较大的段路,典型大风天气的风场模拟结果与历史资料分析所识别的危险段路基本一致;津秦高铁沿线区域春冬季的主风向为西北风,夏季的主风向为东南风,均与津秦高铁西南-东北走向铁路段呈直角,因此列车受横风影响会加剧该段线路的运行风险。