检索结果-南通市图书馆

轨道交通信号系统主动防御式运维保障体系研究

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铁道通信信号 2024年

作者：柴琳果亢祁煊上官伟陈俊杰张平蔡伯根北京交通大学自动化与智能学院

针对当前轨道交通信号系统运维过程中存在运维效率低下、故障响应滞后，以及依赖传统维修模式等问题，提出一种覆盖运维全生命周期的主动防御式运维保障体系。该体系由数据层、分析层和业务层构成，旨在通过数据驱动的分析方法，结合故... 详细信息

针对当前轨道交通信号系统运维过程中存在运维效率低下、故障响应滞后，以及依赖传统维修模式等问题，提出一种覆盖运维全生命周期的主动防御式运维保障体系。该体系由数据层、分析层和业务层构成，旨在通过数据驱动的分析方法，结合故障诊断、剩余寿命预测、故障链路识别、在线故障隔离、健康度评估和视情维修决策等多种技术手段，实现对轨道交通信号系统故障前预测、故障中处理和故障后维修的全面覆盖。该体系的实施，能够及时发现潜在故障，准确判断故障类型和位置，有效隔离故障并采取相应的维修措施，减少因故障导致的运行中断和维修成本，从而确保轨道交通信号系统的稳定、高效运行。研究成果可为轨道交通信号系统运维管理的智能化、精准化提供有力支持，对于提升轨道交通行业的运维水平和保障轨道交通安全运行具有重要意义。

关键词：轨道交通信号系统主动防御运维保障体系全生命周期维修决策故障预测

车路协同混合交通场景要素解析与测试案例生成

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交通运输工程学报 2022年第3期22卷 263-276页

作者：赵通上官伟柴琳果郭蓬北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津300300

面向混合交通环境下多车效率类和单车安全类场景测试需求,研究了基于混合交通场景要素解析的车路协同测试案例生成方法;为提高测试案例的多样性和覆盖度,分析了混合交通特征要素相互作用机理,构建了混合交通场景要素层次模型,提出了场... 详细信息

面向混合交通环境下多车效率类和单车安全类场景测试需求,研究了基于混合交通场景要素解析的车路协同测试案例生成方法;为提高测试案例的多样性和覆盖度,分析了混合交通特征要素相互作用机理,构建了混合交通场景要素层次模型,提出了场景要素重要度的一致性描述指标,并在此基础上建立了测试案例复杂度模型;针对多车效率类场景仿真测试,提出了复杂度激励的组合测试案例生成方法,设计了场景要素强耦合组合策略;针对单车安全类场景仿真测试,提出了基于复杂度聚类的蒙特卡洛测试案例生成方法,设计了风险场景特征参数抽样机制;选取车路协同混合交通典型场景开展仿真试验,验证了提出的测试案例生成方法的有效性。研究结果表明,对于多车效率类混合交通高速公路匝道合流场景测试,提出的方法比传统成对测试方法的场景最大复杂度提高了11.93%,高复杂度场景占比提高了60.02%,测试案例覆盖度提高了12.08%;对于单车安全类车路协同换道预警场景测试,提出的方法比传统蒙特卡洛测试方法的危险场景数提高了195%,且其参数估计误差降低了5.95%,高风险场景数提高了119%,且其参数估计误差降低了4.78%。可见,提出的方法能够提高测试案例的多样性和覆盖度,有助于开展复杂环境和风险条件下车路协同系统功能测试,能够有效满足多车效率类和单车安全类场景测试需求。

关键词：智能交通车路协同混合交通场景要素解析测试案例生成组合测试蒙特卡洛测试

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基于二次诱导的群体空港旅客出行推荐方法

交通运输工程学报 2023年第6期23卷 301-313页

作者：柴琳果芮涛上官伟蔡伯根北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉分公司湖北武汉430073

针对旅客个性化出行需求和机场快速疏解要求,在对陆侧交通各出行方式固定分配的基础上,提出了一种基于二次诱导的群体空港旅客出行推荐方法,为定制化旅客服务提供算法支撑;基于旅客原始数据,结合粗糙集理论进行特征属性的知识约简,提高... 详细信息

针对旅客个性化出行需求和机场快速疏解要求,在对陆侧交通各出行方式固定分配的基础上,提出了一种基于二次诱导的群体空港旅客出行推荐方法,为定制化旅客服务提供算法支撑;基于旅客原始数据,结合粗糙集理论进行特征属性的知识约简,提高算法性能;运用改进贝叶斯分类算法进行基于旅客独立特征概率计算的出行方式推荐度量化,生成基于一次诱导的旅客出行推荐序列;面向机场陆侧各出行方式运力固定分配的约束,将旅客出行推荐序列输入基于改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)的旅客二次诱导出行推荐模型中,进行运力与旅客流的深度匹配,对旅客出行推荐结果进行再次优化;基于普适性原则,使用小规模(100人次)和大规模(1000人次)旅客样本进行模型验证。分析结果表明:在不同规模旅客流输入情况下均能得到良好结果,小规模样本下旅客出行方式推荐正确率为77.41%,大规模样本下旅客出行方式推荐正确率为79.62%;经过二次诱导后,旅客流出行推荐分布与运力间的匹配度相比真实出行以及一次诱导分布皆有巨大提升。在旅客流与运力高度匹配的基础上实现了旅客出行偏好需求,算法性能良好,为改善枢纽机场客流疏解能力提供了一种切实可行的方法。

关键词：旅客出行推荐改进非支配排序遗传算法二次诱导属性约简旅客流与运力匹配

面向车路协同孪生仿真测试的多尺度滤波同步方法

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交通运输工程学报 2022年第3期22卷 199-209页

作者：邱威智上官伟柴琳果褚端峰北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063

为提升车路协同孪生仿真测试系统的同步性能,明确了孪生主体的运行机理,分析了影响系统同步性能的干扰因素,建立了孪生状态同步映射模型;针对孪生状态采样的时钟异步问题,设计了时钟误差估计策略,修正了孪生仿真测试系统的量测时间偏差... 详细信息

为提升车路协同孪生仿真测试系统的同步性能,明确了孪生主体的运行机理,分析了影响系统同步性能的干扰因素,建立了孪生状态同步映射模型;针对孪生状态采样的时钟异步问题,设计了时钟误差估计策略,修正了孪生仿真测试系统的量测时间偏差;在此基础上,结合卡尔曼滤波原理,引入多尺度滤波器更新机制,建立了考虑同步采样误差的量测噪声模型,提出了多尺度滤波同步优化方法;最后,在搭建的孪生仿真测试原型系统中,选取NGSIM数据集的车辆轨迹开展试验。研究结果表明:在不同车辆速度条件下,提出的多尺度滤波同步优化方法能够保持良好的同步性能;在横向坐标同步方面,平均绝对误差小于1 mm,99.5%的绝对误差控制在8 mm以内;在纵向坐标同步方面,平均绝对误差小于9 mm,99.5%的绝对误差控制在38 mm以内;在速度同步方面,平均绝对误差小于2.8 cm·s^(-1),99.5%的绝对误差控制在24 cm·s^(-1)以内;在偏航角同步方面,平均绝对误差小于1.1×10^(-3)rad,99.5%的绝对误差控制在1.1×10^(-2)rad以内;与航迹推算方法相比,提出的方法能够在横向坐标、纵向坐标、速度和偏航角方面平均提升30.0%的同步精度,能够有效解决孪生主体的状态异步问题,可保障车路协同孪生仿真测试系统的实时同步与精准运行。

关键词：智能交通车路协同孪生仿真测试同步映射多尺度滤波卡尔曼滤波异步状态

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信号交叉口基于出发时刻预测的生态驾驶方法

中国公路学报 2022年第6期35卷 277-288页

作者：杜煜上官伟柴琳果陈俊杰北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

在城市道路交通中,信号交叉口区域内车辆频繁停车启动的现象,加剧了整体交通流的能源消耗、污染排放与车辆延误。为了减少信号交叉口启停波现象对整体交通流产生的负面影响,以面向未来人工驾驶车辆(HDV)/智能网联车辆(CAV)混合构成的新... 详细信息

在城市道路交通中,信号交叉口区域内车辆频繁停车启动的现象,加剧了整体交通流的能源消耗、污染排放与车辆延误。为了减少信号交叉口启停波现象对整体交通流产生的负面影响,以面向未来人工驾驶车辆(HDV)/智能网联车辆(CAV)混合构成的新型混合交通环境为基础,提出了一种基于出发时刻预测的生态驾驶方法,通过优化CAV的驾驶轨迹,减少交叉口区域的车辆延误和能源消耗。首先,对混合交通流的基本图模型进行了分析,根据启停波影响范围,划分CAV通过交叉口的驾驶场景;然后,建立了子区渗透率对饱和车头时距的影响关系,预测了CAV以当前饱和车头时距通过交叉口的时间;最后,结合车辆与交叉口的距离,利用分段三角函数模型,生成其通过交叉口的速度限制曲线,并将优化速度嵌入到智能车辆的跟驰模型中作为限制速度,从而使CAV在无法通过当前绿灯窗口的条件下,实现提前减速,在通过交叉口区域后解除速度限制,切换回自身的跟驰模型。此外,还提出了平均综合效能这一指标来综合评价驾驶策略在效率和能耗2个方面的性能,并将提出的基于出发时刻预测的生态驾驶方法与传统网联车辆控制方法、经典交叉口节能控制方法进行了对比。研究结果表明:提出的出发时刻预测方法可以精确预测CAV在交叉口的出发时刻,有效减少车辆的能源消耗与污染排放,同时提高信号交叉口的通行效率;在渗透率大于60%情况下,该方法对系统效能的提高达到12%左右,在10%渗透率条件下也可以达到6%的效能增益;在交通饱和流率在0.5~0.9的范围内时,系统的效能增益较明显。

关键词：交通工程生态驾驶策略车辆出发时刻预测信号交叉口混合交通流

混合交通环境下网联自动驾驶车辆跟驰模型与优化策略

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交通运输工程学报 2023年第3期23卷 232-247页

作者：彭佳力上官伟柴琳果邱威智北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为进一步提高混合交通环境下车辆的行车效率与交通流的稳定性,在考虑后视效应的基础上,融合多辆前车速度与加速度等状态信息,以指数平滑方式构建了网联自动驾驶车辆(CAV)跟驰模型;在此基础上,研究了前后方车辆数和状态信息完整度对模型... 详细信息

为进一步提高混合交通环境下车辆的行车效率与交通流的稳定性,在考虑后视效应的基础上,融合多辆前车速度与加速度等状态信息,以指数平滑方式构建了网联自动驾驶车辆(CAV)跟驰模型;在此基础上,研究了前后方车辆数和状态信息完整度对模型稳定性的影响,结合Lyapunov第一方法和线性谐波微扰法进行了线性稳定性分析,并确定了模型最优参数;利用混合交通环境特性,在考虑通信信息丢失的情况下提出了CAV在不同位置和状态下的跟驰策略,并在该策略支撑下进行了不同CAV渗透率的车辆启动、车辆刹车停止、环形道路3个典型场景下的数值仿真。研究结果表明:在刹车停止场景中,全部车辆的停止波速最大提高了26.1%;在车辆启动场景中,启动波速最大提高了15.5%,车辆加速度和速度变化更为平缓;在环形道路场景中,当混合交通流中CAV渗透率由40%提高至100%时,在较大扰动条件下车辆的平均速度波动时间相较于低CAV渗透率场景下降了44.8%,波峰下降了5.7%,波谷上升了19.4%,而CAV渗透率较低时提出的优化策略对混合交通流的改善并不明显。由此可见,在当前构建实际混合交通环境与开展CAV实车试验比较困难的情况下,该跟驰模型和策略可用于车辆跟驰仿真与特定场景下的测试验证,能够有效保障混合交通环境中的交通流扰动吸收和车队稳定行驶。

关键词：交通信息工程跟驰模型数值仿真混合交通环境网联自动驾驶车辆

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车路协同环境下群体车辆诱导与协同运行方法

交通运输工程学报 2022年第3期22卷 68-78页

作者：上官伟庞晓宇李秋艳柴琳果北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排... 详细信息

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排放最小为目标,设计了基于道路饱和度、车辆行程时间和延误的群体车辆分配规则,建立了群体车辆诱导分配优化模型,并用多目标非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法进行求解;在车辆协同运行控制策略方面,基于引力场思想建立了多车协同运行模型,并提出了多车协同加减速策略;通过仿真验证比较了不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的车辆诱导优化结果,同时仿真了车辆协同加减速策略,并将诱导优化方法和协同控制策略进行了联合仿真。仿真结果表明:多目标诱导分配方法可以提升车辆速度和环境效益,且群体车辆平均速度与CAV渗透率正相关;在四车组队行驶环境中,车辆协同加减速策略能够将车辆在加速和减速时的初始平均加速度分别提高15.0%和8.2%,让车辆快速达到目标速度,保障行车安全;在联合仿真环境中,路网群体车辆的加速度平均提高了11.6%,速度平均提高了1.6%,碳氧化合物排放量减少约4.9%。由此可见,提出的方法能够提高路网通行效率,降低车辆能源消耗,减少对环境造成的不良影响。

关键词：智能交通车路协同群体智能交通流诱导多目标优化协同控制策略

基于交通业务特征理解的车路协同可信交互方法

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交通运输工程学报 2022年第4期22卷 348-360页

作者：上官伟查园园付瑶郑四发柴琳果北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 中国移动研究院北京100053 清华大学车辆与运载学院北京100084

为保障车路协同环境下信息的可信交互,分析了车车、车路协同信息交互流程和不同模式下的交互需求,设计了车路协同可信交互架构;构建了车辆行为状态推演模型与路径扰动因子量化模型,设计了车辆主体可信度计算方法与等级评估规则,实现了... 详细信息

为保障车路协同环境下信息的可信交互,分析了车车、车路协同信息交互流程和不同模式下的交互需求,设计了车路协同可信交互架构;构建了车辆行为状态推演模型与路径扰动因子量化模型,设计了车辆主体可信度计算方法与等级评估规则,实现了车辆主体行为可信认证;通过对交通业务的有效特征理解构建了消息紧急度量化模型,利用低分辨率筛选策略初步过滤了消息报文,基于支持向量机(SVM)对消息内容进行了深度理解,形成了多分辨率交互内容认知方法;使用包含OMNeT++和SUMO仿真模拟器的Veins搭建了仿真测试环境,针对不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的开放道路和交叉口场景开展了仿真试验,对提出的车路协同可信交互方法进行了测试验证。研究结果表明:结合交通业务特征理解能够有效改善车路协同信息交互的可信度判别,提出的方法对信标位置消息的平均认知正确率可以达到90.91%,相比基于时效性检测的可信交互方法提高了8.68%;在安全效率消息可信交互验证试验中,随着恶意车辆比例的增加,传统基于投票机制的车路协同可信交互方法逐渐失效,而提出的方法在保证单次认证时延小于13 ms的条件下,平均正确率达到94.96%,较传统基于反向传播(BP)神经网络的方法提高了3.05%,且CAV渗透率越大,可信交互检测结果的准确率越高,漏报率越低,能够满足车路协同可信交互需求。

关键词：车路协同可信交互交通业务特征理解行为状态推演路径扰动因子量化多分辨率认知

车路协同环境下混合交通群体智能仿真与测试研究综述

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交通运输工程学报 2022年第3期22卷 19-40页

作者：上官伟李鑫柴琳果曹越陈晶晶庞豪杰芮涛北京交通大学电子信息工程学院北京100044

归纳了车路协同及其仿真测试技术的发展历程,并结合典型仿真结果探讨了萌芽期、起步期、发展期阶段下的仿真需求、经典方法与技术瓶颈;在此基础上,提出了基于交通主体建模、群体行为仿真、测试结果分析的3层新型虚实交互仿真测试架构;... 详细信息

归纳了车路协同及其仿真测试技术的发展历程,并结合典型仿真结果探讨了萌芽期、起步期、发展期阶段下的仿真需求、经典方法与技术瓶颈;在此基础上,提出了基于交通主体建模、群体行为仿真、测试结果分析的3层新型虚实交互仿真测试架构;针对混合交通主体仿真需求构建了异构交通主体模型,解析了混合交通运行机理,以此作为仿真系统底层模型支撑;结合设计的虚实交互仿真测试架构,突破了混合交通群体智能场景生成技术,提出了混合交通群体智能仿真方法;在此基础上,选取交叉口和路段典型交通场景,开展了不同群体智能决策控制方法的仿真试验,以验证所提方法的效能;最后,总结了车路协同的未来发展方向和相关建议。研究结果表明:相比于传统仿真测试方法,提出的虚实交互仿真测试方法的系统仿真粒度从500 ms减小到100 ms以内,仿真规模从9个节点和500个交通主体提升到150个节点和2 000个交通主体,仿真场景数量由36个扩展到98个,实现了异构交通主体渗透率0~100%动态可调,有效提高了车路协同混合交通仿真测试的效率、规模和覆盖度;目前新型混合交通环境下车路协同仿真测试需求快速朝着群体化、智能化、规模化演变,开展基于虚实交互和运行环境数据模拟的车路协同群体智能仿真测试方法技术研究,将有力推动下一代智能交通系统的发展。

关键词：智能交通车路协同群体智能虚实交互仿真测试混合交通异构交通主体决策与控制