数字孪生技术在交通运输领域的建设

我国数字交通在未来将基础设施、人、车、路、环境等交通要素全部转化为供机器自动读取和识别的带有特征信息的数字语言,以数据为核心驱动,推进现实和虚拟空间的信息融合、交互、展示。依托京德高速公路智慧调度中心平台建设,通过对数字孪生系统的理念、目标、特性、能力、架构、建模方法的分析,打造具有实时性、闭环型的数字孪生系统,支撑智能交通管控新模式,满足人们对交通出行服务的高要求。

自动驾驶技术发展与应用思考

本文结合实际工作情况,就自动驾驶技术法律、研发、测试及应用示范等方面面临的问题进行了针对性的梳理,并提出了相应解决思路,最后就落实《关于促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见》提出了几点建议。

面向自动驾驶的车路协同感知点云融合模式时延影响分析

新一代通信技术的快速发展为车路协同感知提供了基础,可进一步提升自动驾驶车辆在复杂场景中的感知能力,现有研究对不同的协同感知信息融合模式进行了探索,但忽略了对感知精度与通信时延平衡性的分析。针对自动驾驶协同感知中点云融合模式的时延特征,本文以前融合、特征融合、后融合3种模式为研究对象,提出了基于模拟仿真的时延影响分析框架。考虑通信时延引起的协同感知结果时滞性,利用扩展卡尔曼滤波算法对存在时延的协同感知结果进行预测性补偿,创新提出了滞后补偿误差和等效时延评价指标,用以综合评价不同融合模式对协同感知结果的影响;针对不同点云融合模式的感知结果,构建了平均感知精度与平移误差分布关系模型,依据目标检测平移误差的分布特征生成带有感知误差的仿真轨迹,进而对协同感知效果进行评估。结合TrajNet++行人轨迹数据集,以不同时延参数及点云融合模式,对1200条轨迹进行了180000次数值仿真。结果显示,感知目标的已知轨迹长度越短、速度越高,时延对协同感知精度的影响越大,以100 ms时延下后融合为基准,当特征融合时延在500 ms以内、前融合时延在700 ms以内时,可以达到相同或更高的协同感知精度。针对目标易突然出现且速度快的复杂场景,宜采用低时延、低精度的后融合模式,反之,宜采用具有高时延、高精度的特征融合或前融合模式。本研究可为自动驾驶协同感知的点云融合模式选择提供依据。

北斗伪卫星定位技术在高速公路隧道中的应用

公路隧道是道路建筑的特殊构造物,属于半封闭结构。北斗卫星在隧道内无法提供信号覆盖和位置服务、获取特种车辆在隧道内行驶数据,无法有效监管,存在一定的安全运营风险。基于伪卫星技术将北斗信号引入隧道内,可为通用车辆终端提供一般定位信息服务;在此基础上增加增强基站,可为路段管理、路政和救援等特定车辆提供高精度定位服务,保证了应急救援管理的及时性和有效性。本文通过对北斗卫星信号引入隧道的探索、研究、应用和验证,对于我国在众多隧道内开展北斗位置信息服务具有积极作用。

基于隧道污染机制的内壁亮化耐污涂层技术试验研究与应用

为提高隧道行车视觉环境,实现内壁涂层亮化耐污对提升隧道运营安全与节能的促进作用,解决现有我国隧道品质提升缺乏内壁涂层技术选型依据的问题,开展基于隧道内壁污染机制和分布特点的涂层亮化耐污机制研究,并以接触角和反射率为主要指标,进行4种不同涂层材料的亮化耐污试验。试验结果表明:在相同平整度条件下,材料接触角越接近超疏水接触角,耐污效果越好,并可使反射率保持在较高水平,在后期运营中具备较明显的易清洗优势,且清洗后的反射率与刚实施完成后的反射率接近,说明这类材料对提升公路隧道运营品质、降低运营成本具有积极的促进作用。

驾驶分心行为量表设计与影响因素分析

为揭示驾驶人分心行为的心理作用机制,首先,按照计划行为理论(TPB)设计初始驾驶分心行为量表;然后,在重庆地区开展问卷调查工作,并描述性统计分析有效回收的321份量表数据;最后,划分驾驶分心态度、知觉行为控制、主观规范、注意力特征、人口学信息、驾驶信息6个主要影响因素,并将其作为外源性潜变量,将分心行为频次作为内生性潜变量,构建结构方程模型(SEM)。根据修正指标(MI)和临界比值(CR)优化模型路径后,检验6个外源性潜变量对分心行为的相关假设,并提取其中具有显著性的影响路径。研究结果表明:对分心驾驶行为影响最显著的外源性潜变量是驾驶人的主观规范,对应的路径系数为0.650;而知觉行为控制、驾驶分心态度、人口学信息3个潜变量影响较小,路径系数分别是0.152、0.134和0.113,而注意力特征、驾驶信息对分心行为的影响不具有显著性。

重庆市主城区典型交叉口公交优先道交通组织研究

建设公交优先道是提高城市公交运行效率和公交吸引力最有效的手段之一,而道路交叉口是影响山地城市公交优先道通行效率的关键节点。该文以重庆市主城区公交优先道为例,分析了山地城市典型交叉口公交优先道设置形式及特点,结合不同公交车流量和交通运行情况,仿真评估了不同公交优先道设置形式对交叉口交通运行的影响,试验结果可为山地城市其他类型交叉口交通组织优化提供参考。

基于双向特征金字塔和残差网络的危化品运输车辆检测

危化品运输车辆的主要特征是车顶的危险标志和车牌下的危险品标志,这对于大多数目标检测算法来说检测起来比较困难.为了在提高检测精度的同时加快检测速度,本文提出了一种融合残差网络和双向特征金字塔网络的危化品车辆检测算法.首先通过对高速公路监控视频进行截取,制作危化品车辆数据集,然后通过残差网络进行特征提取,在本文中,使用循环残差模块替换残差块的中间卷积层.接下来通过双向特征金字塔网络进行特征融合,最后通过预测网络得到预测结果.在测试集上进行性能验证,结果显示本文模型的各项指标整体上均要优于其他网络,其中检测精度达到0.961,每秒可以检测43.5张图片,整体性能表现优异,达到了检测精度和速度的均衡.

基于多智能体的城市环道交通信号控制算法

针对城市环道交通信号控制问题,利用多智能体系统自主性、分布性、协调性、主动学习等特性,提出基于多智能体的环道交叉口绿波协调方法,将每个环道交叉口都看作一个智能体,相邻智能体间能够进行信息的互通交流,利用智能体系统记忆存储以及推理学习能力,对环道上的多个交叉口进行绿波协调优化,从算法模型与参数描述、协调方式的相位选择策略等角度对所提算法进行描述和推导,并通过实验仿真验证了所提的算法的有效性。

低压直流供电技术在公路隧道中的应用探讨

随着国家节能减排和绿色公路建设的推进,采用新型可靠性节能技术已成为提升高速公路绿色品质的关键核心。为进一步降低公路隧道机电设备成本,节能降耗和提高电能质量,本文在分析公路隧道机电设备供电需求的基础上,将其归纳为直流型和交流型两类负荷,并从供电可靠性、输电损耗、线路成本、电磁辐射、分布式电源接入便利性和过电压影响等方面对低压单相交、直流供电技术进行比较,提出了适用于公路隧道低压直流供电的电压等级、供电方案和供电模式。研究表明,直流220~400 V区段电压等级适用于隧道供电。对于未设置大功率电机类负载的公路隧道,可采用该区段纯直流供电方案;反之,经技术经济比较有优势,则可采用交、直流混合供电方案。

隧道高效照明防眩光技术研究

隧道是一个半封闭的交通系统,它的照明系统是保障行车安全的一个重要组成部分。平直隧道的常规照明技术经过多年的研究与实践,已经基本形成了完整的技术概念和产品体系。但对于长距离隧道、隧道内弯道以及螺旋隧道等,与普通平直隧道具有完全不同的结构和行车要求,应当具有专门的照明系统设计概念和技术体系才能更好地保证行车安全性和行车效率。本项目基于延崇高速金家庄特长螺旋隧道的照明需求开展研究工作,通过对灯具的光学设计,设计具有明确指向性、非对称配光、高出光效率及均匀混光的多平面和自由曲面相结合的透镜模组,提高照射均匀度,并减少眩光对司驾人员的影响,提高司驾人员目标识别能力。设计开发了一种光轴方向与行车方向同向、无眩光的隧道照明灯具,通过连续布置及低压供电技术,使该隧道的照明环境舒适,有效提高了行车安全,并达到了节能的目标。

分布式光伏发电在高速公路上的应用

随着经济的发展和“双碳”目标的提出,以光伏发电为代表的绿色能源在大型地面电站、建筑、农业、交通等领域得到了广泛应用。为探索高速公路路侧光伏发电大规模应用的可行性,本文以宁夏某高速分布式光伏项目为例,从建设条件、点位选取、设备选型、节能效果、经济效益分析等方面入手,对分布式光伏发电在高速公路上的应用进行了分析。

重庆经开区智能网联汽车示范区建设总体方案研究

当前汽车产业迎来深刻变革,全国各地积极开展智能网联汽车产业发展顶层规划,出台智能网联汽车产业扶持政策,打造智能网联汽车示范区。以重庆经开区智能网联汽车示范区建设为例,对示范区的总体建设方案进行策划研究,分析了经开区建设条件、建设原则和目标,提出了分期建设规划内容、总体架构、示范场景规划方案和路侧设施典型部署方案,为下一步经开区开展智能网联示范区工程建设提供技术参考。

基于冲击波理论的PFI几何信号相位控制模型

针对国内新型非常规交叉口平行流交叉口(PFI)研究不充分、规范不完善及应用有限等问题,建立交叉口几何信号相位控制模型,对PFI的几何布局和信号协调进行研究。以交通流冲击波理论为基础,分析PFI中各处停车线的排队情况,并建立PFI几何信号相位控制模型;通过设定一系列约束条件,提出最小周期条件下满足排队不溢出的模型参数求解方法;同时,基于交通仿真模拟,构建传统平交口和改进PFI方案的VISSIM仿真模型,并结合实测交通数据进行校准。结果显示:1)PFI方案在通行效率、安全性和交通可持续性方面均优于传统平交口,具体表现为能有效提升交叉口通行能力、降低平均延误时间和排队长度、减少冲突数,以及降低车辆油耗和CO排放量,验证了PFI几何信号相位控制模型的有效性;2)本文提出的基于冲击波理论的PFI几何信号相位控制模型及其配套设计方法,可为非常规交叉口的设计和建设提供参考。

高速公路运营单位打造出行服务平台的实践及挑战

目前,国内高速公路的重点已经由基础设施建设转向服务、运营和管理,许多省级高速公路运营管理单位纷纷打造了出行服务App或者出行服务小程序等出行服务平台,力求通过整合省内高速公路服务和交通信息资源,为司乘人员提供一站式出行解决方案。根据调查情况,本文对国内部分省级高速运营管理单位出行信息服务平台建设和运营情况进行了初步的收集和分析,并与国内外商业化的道路出行(信息)服务做对比,指出了公路运营方建设和运行出行服务平台面临的挑战,同时给出了未来发展的建议。

多模式公交服务模式及时刻表协同优化设计

考虑多模式公交服务模式和时刻表的交互作用,建立了多模式公交双层优化模型,上层协同优化多模式公交服务和时刻表,下层考虑乘客出行选择实现多模式公交的客流分配,为上层提供输入。针对双层模型求解的复杂性,设计了相应启发式的求解算法,采用遗传算法求解上层模型,应用Dial算法求解下层模型。最后,结合江苏省江阴市K1路和上海市737路公交客流数据,对模型的有效性进行验证。结果表明,协同优化能够有效降低公交运营成本,提升公交服务水平。

G65高速重庆巴南至武隆段智慧高速公路总体架构设计

为了推动重庆市智慧高速公路建设,以G65高速重庆巴南至武隆段智慧高速公路建设项目为例,对智慧高速公路总体架构进行研究。根据G65智慧高速建设需求,分析智慧高速公路建设原则、建设目标及建设任务,提出了G65智慧高速公路总体建设框架,主要实施内容包括建设智慧高速综合云控平台,打造智慧收费站、智慧服务区、智慧车路协同、智慧隧道、智慧创新试点应用等智慧化应用场景,实施通信系统、全程监控系统、隧道机电系统、收费系统、主动发光交通标志等基础设施提质升级工程。本文架构设计方案可为其他运营高速公路智慧化提升改造提供实践参考。

基于质量提升的隧道照明节能设计研究

以公路隧道提质升级行动为背景,提出在隧道照明质量提升前提下,分析亮度均匀度、环境亮度和目标物对比度的提升对隧道行车辨识性的提高效果,得出照明质量提升对照明节能的促进作用。根据对实际工程照明提质升级改造效果测试表明,照明质量可提高隧道行车辨识性,通过节能设计和运营可降低隧道照明年运营费用达20%,对实现安全前提下的隧道照明品质与节能,推动隧道绿色低碳发展具有积极的促进作用。

连续流交叉口信号协调配时及延误模型

为解决连续流交叉口车辆二次停车和人-车冲突问题,防止车辆排队溢出,破坏连续流交叉口稳定的运行状态,提出人-车信号协调优化控制策略。根据车流运行特征,协调主、预信号配时,优化信号相位方案,以车均延误最小为目标构建优化模型。通过仿真对比可知,本文模型计算的延误估算误差在5%以内。通过案例分析可知,现状方案南北左转车均延误和车均停车次数是优化方案的2倍以上,说明优化方案避免了车辆二次停车;从整个交叉口来看,优化方案在两种流量场景下,车均延误分别降低了27.8%、18.5%,提升了交叉口运行效率。通过敏感性分析发现,移位左转车道长度在100 m时,综合效益最佳。

社区建成环境对老年人活力出行的空间异质效应

针对社区生活圈老年人步行友好出行环境理论缺乏与实践不足的问题,从社区建成环境对老年人活力出行影响的空间异质性问题展开了研究.结合老年人出行特征选取了人口密度、土地利用多样性、公交站点密度、绿视率等8个指标刻画建成环境,考虑路网非直线系数对社区生活圈尺度差异化界定,利用兴趣点(Point of Interest,POI)数据、道路网络、街景图像数据等地理空间数据测度建成环境.提取每日步行时间作为活力出行的测度,以重庆市居民出行行为调查数据作为实证研究数据来源,构建了考虑自变量尺度变异的多尺度地理加权回归模型(Multi-scale Geographic Weighted Regression,MGWR).研究结果表明:对比最小二乘回归(Ordinary Least Squares,OLS)模型与传统的地理加权回归(Geographically Weighted Regression,GWR)模型,纳入变量尺度异质性的MGWR模型降低了残差的自相关性,且调整后R2最高,相比于GWR模型与OLS模型分别提高了1.5倍与3.1倍;从标准化系数来看,社区建成环境指标中公交服务水平对老年人步行时间影响最大;社区建成环境指标中街道绿视率接近全局尺度,空间异质性较弱,其他建成环境变量均具有较强的空间异质性,需要进行差异化的空间设计,其中人口密度对老年人步行时间在不同区域呈现相反的影响,土地利用混合度、公交服务水平、蔬菜市场密度、公园广场密度与街道绿视率对老年人活力出行的影响呈现正效应.