仿真交通流混沌现象的传播特性研究

研究了基于跟驰模型的交通流混沌传播特性问题。用Matlab软件编制皮埃莱(Bierley)模型来产生仿真交通流;在一定的参数组合下,仿真研究了交通流车队中前后车辆之间车头间距的变化过程;通过分析这种车头间距的变化过程的变化曲线,说明基于跟驰模型产生的交通流存在着混沌现象。为了说明交通流混沌具有传播特性,给出了正弦干扰和一次性梯形干扰两种情况下的仿真结果,并做了简要的分析。     

一类倒摆系统的混沌运动

为了研究倒摆系统的全局动力学行为,利用Mel’nikov方法研究了一类倒摆系统的混沌运动,给出了划分系统混沌运动与非混沌运动的参数临界曲线。利用Runge-Kutta方法对系统进行数值模拟,给出了系统的相图和庞加莱截面图,验证了理论分析的结果。结果表明:系统存在由于同宿轨道的稳定流形与不稳定流形横截相交而产生的Smale马蹄意义下的混沌;随着激励频率的增加,混沌阈值先增大、后减小。     

基于非线性时间序列模型的城市道路短期交通流预测研究

对应于城市道路短期交通流复杂的非线性特征,采用一种非线性的时间序列模型来对其变化规律进行探索,以期获得城市道路短期交通流的精确预测.根据现实情况,可以将城市道路的交通流条件划分为两种状态:交通拥堵和交通畅通,在不同的状态下,交通流表现出不同的变化特征,一个二制度自我激励阈值自回归(SETAR)模型的结构能够很好地与之相符.以现实中的城市道路短期交通流数据为样本所进行的实例分析结果表明,被估计模型获得了很好的仿真结果,并能够合理地解释城市道路短期交通流的非线性特征.以此为基础.用估计所确定模型进行城市道路短期交通流的样本外预测,结果表明该模型不仅有较高的预测精度,且预测表现明显优于自回归求和移动平均(ARIMA)模型.     

最优速度模型交通流碳排放建模与仿真

为了分析交通流在稳定状态和非稳定状态下的交通排放特性,基于最优速度交通流跟驰理论和连续控制系统稳定性理论,推导系统的稳定性条件;对连续交通流模型进行离散化分析,得到其离散表达式;建立车辆运动与典型CO2排放之间的计算式;对稳定交通流和非稳定交通流情况下交通排放分别进行了仿真,得到交通流稳定性对交通排放的影响情况:在稳定交通流下,扰动对交通排放的影响较小;而对非稳定交通流,交通排放随扰动呈周期性变化。     

道路平、纵线形组合路段错视觉评价

为了量化评价道路平、纵线形组合路段的驾驶人错视觉,以提高平、纵组合路段驾驶安全水平,提出了用车辆行驶轨迹指标来评价驾驶人错视觉的方法。选择正交试验方法设计道路实验参数,应用仿真软件UC-win/road建立了道路几何参数与驾驶人错视觉之间的仿真模型;利用驾驶仿真模拟完成仿真实验,并进行实验数据的采集与分析;研究了视距、半径、纵坡坡度、缓和曲线长度和转角角度对驾驶人错视觉的影响,并建立了回归方程。从正交试验的极差分析可以看出,道路几何参数与驾驶人的错视觉之间存在较强的相关性,选择合理的道路几何参数对组合路段错视觉的削弱幅度可达10%~50%。对西部某山区高速公路的平、纵组合路段道路几何参数进行评价。分析表明,最容易让驾驶人产生错视觉的路段为不设超高的平曲线路段,从总体来看,凸曲线路段较凹曲线路段更容易让驾驶人产生错视觉。     

脉动风激励下TMD碰撞控制研究

强震和强风作用下,TMD与主结构之间会产生碰撞。本文基于Hertz碰撞模型,考虑碰撞刚度,碰撞间距和TMD刚度等参数的变化,研究了TMD振动冲击系统的动力特性。结果表明:TMD系统对Hertz碰撞刚度系数是敏感的,碰撞过程中存在最优间距,碰撞TMD可以提高TMD失调系统的鲁棒性。     

试样激励下轻敲模式原子力声显微镜的非线性动力学特性

利用Euler-Bernoulli梁理论和DMT针尖-样品作用力模型建立了试样激励下轻敲模式原子力声显微镜(AFAM)系统的动力学方程,并应用非线性动力学分析方法对AFAM微悬臂梁的振动特性进行研究。通过合理改变超声激励幅值、超声激励频率和针尖-样品初始间距等模型参数模拟得到微悬臂梁的超谐波、次谐波、准周期和混沌振动现象,采用时间序列、频谱、相空间、Poincare截面和Lyapunov指数等方法对不同非线性振动特性进行表征。通过分析不同模型参数条件下微悬臂梁针尖-样品作用力特性,探索了微悬臂梁不同非线性振动现象的产生机制。此外,研究了AFAM微悬臂梁运动的分岔特性,发现当超声激励幅值和针尖-样品初始间隙连续变化时,周期、准周期和混沌运动交替出现。研究结果对AFAM系统非线性动力学行为分析和混沌振动控制提供了理论参考。     

相空间重构与RBF结合的短时交通流预测研究

针对短时交通流的混沌特性,提出将相空间重构与神经网络相结合的预测算法,并采用某高速公路实时交通流数据进行了仿真验证,取得了较好的预测效果。     

基于蔡氏对偶电路的四阶忆阻混沌电路

通过对广义蔡氏混沌电路的进一步研究,获得了新的基于蔡氏对偶电路的四阶忆阻混沌电路,该电路元器件少,简单易实现,混沌现象明显,并出现了超混沌现象。采用经典的平衡点稳定性分析,以及Lyapunov指数谱、相图、时域波形、分岔图及庞加莱截面等动力学分析方法,研究了系统在电路参数变化及忆阻器初始条件变化时复杂的动力学行为,并利用数值仿真验证了理论分析的正确性。     

基于车载激光雷达设备的跟驰数据采集方法

为了验证车载激光雷达设备能否用于跟驰数据的采集,通过在乌鲁木齐市快速路的实地实验,进行了基于车载激光雷达设备的实时动态跟驰数据采集过程。选取安全距离模型作为评价模型,分析了不同状态下后车驾驶员的反应时间,并采用非线性回归分析方法对模型进行了参数标定。通过对比车头间距的实测值与模型计算值的轨迹曲线对模型进行了检验,结果表明,实测值与检验值基本吻合,模型可以描述不同状态下驾驶员的跟驰特性。因此,利用车载激光雷达设备对跟驰行为的数据进行采集是可行的。     

常州市客运中心周边区域交通仿真评测和交通组织设计

根据研究区域交通组织设计方案,建立VISSIM微观交通仿真模型。在现状交通调研数据的基础上,对模型中的驾驶行为参数、车辆行驶速度进行标定,并通过饱和车头时距和行程时间等指标,对标定后的模型进行校验。最终,通过微观交通仿真评测和交通组织优化、交通设计优化之间的反馈互动的方式,对研究区域内交通组织和设计方案提出优化和改善建议。     

常州市客运中心周边区域交通仿真与交通组织设计

根据研究区域交通组织设计方案,建立VISSIM微观交通仿真模型。在现状交通调研数据的基础上,对模型中的驾驶行为参数,车辆行驶速度进行标定,并通过饱和车头时距和行程时间等指标,对标定后的模型进行校验。最终,通过微观交通仿真评测和交通组织优化、交通设计优化之间的反馈互动的方式,对研究区域内交通组织和设计方案提出优化和改善建议。     

基于Timoshenko梁理论的车辆荷载下沉管隧道振动预测

考虑车辆荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于黏弹性地基上的Timoshenko梁,改进传统柔性接头等效模型,考虑接头阻尼作用,建立沉管隧道管节动力响应计算模型。依据Timoshenko梁理论,推导管节竖向振动微分方程,采用数值方法对管节位移响应进行求解。依托宁波甬江沉管隧道工程,分析车辆荷载下沉管隧道管节中点和端部的竖向位移响应情况,计算接头两端最大竖向位移差,并进行单因素影响分析。研究结果表明:江中段管节竖向位移较岸边段大,管节中点竖向位移较管节端部大,最大竖向位移达到3.7 mm;各接头参数相同的情况下,岸边接头的竖向位移差较中间接头大,最大竖向位移差达到1 mm;地基分布弹簧系数、接头刚度和车速对管节竖向位移幅值影响较大,而在安全车距范围内,车流密度对管节竖向位移幅值影响不大。     

基于Lyapunov指数的交通量混沌预测方法

交通量预测分析已成为交通工程领域重点研究课题 ,智能运输系统的核心研究内容之一。在判定交通流量存在混沌的前提下 ,对交通量的实测数据进行相空间重构 ,而后在重构相空间上 ,利用基于Lyapunov指数的混沌预测方法预测交通量。苏州某交叉路口的交通量预测实例表明了该方法用于交通量预测的有效性和可行性     

基于韦布尔分布的行人过街特性模型

行人过街特性对信号配时设计具有重要影响。为说明行人穿越机动车流的过街特性,基于韦布尔分布函数描述了机动车车头时距分布,并得到行人在一次穿越一条车道、多条车道或一个方向三种穿越方式下的穿越概率、平均等待间隔数、平均等待时间和平均延误等特性。利用长春市典型路段调查数据,验证机动车车头时距分布的韦布尔模型;并对各种穿越方式的行人过街特性进行对比分析。结果表明:韦布尔函数描述的机动车车头时距分布与实测分布接近,检验效果在置信度为95%时非常显著;行人单独穿越内、外侧车道的特性差异不大,而同时穿越内、外侧车道的概率明显偏小,且平均等待间隔数和平均延误明显偏大;行人穿越人行横道时逐车道、逐方向和一次穿越的总延误依次增加。基于韦布尔分布的行人过街特性模型能够很好地解释行人过街行为,可以为城市行人交通设施设计和信号优化提供理论依据。     

Two‐Dimensional Simulation of Turning Behavior in Potential Conflict Area of Mixed‐Flow Intersections

The potential conflict area of intersection is the space where conflicting traffic flows pass through in the same signal phase. At this area, turning vehicles interact with most traffic flows, which introduce complex features including variation of trajectories and shared‐priority phenomenon. The traditional one‐dimensional simulation oversimplifies these features with lane‐based assumption. This study integrates the modified social force model with behavior decision and movement constraints to reproduce the two‐dimensional turning process. The method is framed into a three‐layered mathematical model. First, the decision layer dynamically makes decision for turning patterns. Then the operation layer uses the modified social force model to initially generate vehicle movements. Finally, the constraint layer modifies the vehicular motion with vehicle dynamics constraints, boundary of intersection and the collision avoidance rule. The proposed model is validated using trajectories of left‐turn vehicles at a real‐world mixed‐flow intersection with nonprotected signal phases, resulting in a more realistic simulation than previous methods. The distributions of decision points and travel time in simulation are compared with the empirical data in statistics. Moreover, the spatial distribution of simulated trajectories is also satisfactory.     

短期交通流可预测性分析与比较

首先运用状态空间重构和GP算法对不同观测尺度下高速公路交通流的短期行为特性进行了研究 ,结果表明小尺度下的交通流具有混沌特性 ,然后运用递归图和Kolmogorov熵从定性和定量两个方面对其可预测性进行了分析和比较 ,获得了有益的结论     

交通流量的混沌特性分析及预测模型研究

基于混沌动力系统的相空间重构和非线性系统的Volterra级数,分析交通流量的混沌特性,研究了一种交通流量的自适应预测模型。在合理选取嵌入维数和延滞时间实现交通流量时间序列相空间重构的基础上,应用小数据量法计算重构交通流量时间序列的最大Lyapunov指数,根据该指数值对交通流量的混沌特性进行分析,并采用庞卡莱截面法对分析结果进行验证;构建交通流量的Volterra预测模型,并采用LMS自适应算法对模型系数进行调整。通过对实际采集的高速公路交通流量数据的仿真研究表明,小数据量法能对交通流混沌特性进行准确判别,构建的二阶Volterra自适应预测模型能够有效地预测交通流量的变化。因此,在判定交通流量存在混沌特性时,可以应用论文构建的二阶Volterra自适应预测模型对其进行准确的预测。