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考虑易用性和可解释性的自组织映射-即时学习风险预测框架

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 212-220页

作者：马潇驰陆建霍宗鑫夏萧菡东南大学江苏省城市智能交通重点实验室南京211189 东南大学现代城市交通技术江苏高校协同创新中心南京211189 东南大学交通学院南京211189 南洋理工大学土木与环境工程学院新加坡639798

为提高风险预测系统的易用性和可解释性,提出基于自组织映射网络(SOM)改进的即时学习(JITL)风险预测框架。首先,应用SOM对数据样本进行聚类,并对聚类特征进行解释。进而,通过基于聚类结果的样本选择算法构建待测数据的相似样本集,在线... 详细信息

为提高风险预测系统的易用性和可解释性,提出基于自组织映射网络(SOM)改进的即时学习(JITL)风险预测框架。首先,应用SOM对数据样本进行聚类,并对聚类特征进行解释。进而,通过基于聚类结果的样本选择算法构建待测数据的相似样本集,在线上调用作为基学习器的支持向量机(SVM)进行建模并输出风险预测结果。最后,采用一个交通事故数据集对风险模型的性能进行测试,检验其精度、易用性和可解释性。结果表明:采用SOM-JITL策略的SVM模型,受试者工作状况曲线面积指标达到0.720,相比不使用该策略的传统SVM模型提高17.5%,精度较高;SOM-JITL模型构建所需参数调节工作少,具有较好的易用性;此外,SOM聚类结果准确识别出处于交通拥堵等高风险场景,与现实场景一致,具有可解释性。综上,SOM-JITL策略能有效提高基学习器的性能,达到精度、可解释性和易用性的平衡,有助于以低成本大规模推广风险预测系统。

关键词：机器学习风险预测易用性可解释性即时学习自组织映射

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潮汐干线交通信号协调控制模型

系统工程学报 2024年第1期39卷 128-145页

作者：彭显玥王昊东南大学交通学院江苏南京211189 东南大学城市智能交通江苏省重点实验室江苏南京211189 东南大学现代城市交通技术江苏高校协同创新中心江苏南京211189

为缓解城市布局等问题导致的潮汐交通拥堵现象,提出了一种潮汐交通状态下的干线信号协调控制策略.依据交通供需关系及交通量进出平衡,构建了以干线吞吐量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型.基于冲击波理论,构建了以过饱和方向车... 详细信息

为缓解城市布局等问题导致的潮汐交通拥堵现象,提出了一种潮汐交通状态下的干线信号协调控制策略.依据交通供需关系及交通量进出平衡,构建了以干线吞吐量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型.基于冲击波理论,构建了以过饱和方向车均延误最小化为优化目标的二次规划模型.通过引入松弛变量实现可变带宽绿波的分段优化,构建了以非饱和方向带宽最大化为目标的混合整数线性规划模型.采用三阶段优化方法求解模型,获得潮汐干线的最优控制方案.算例结果表明,本文提出的模型能优化干线吞吐量,控制过饱和方向的延误,并为非饱和方向提供可变带宽绿波,从而满足潮汐交通需求.

关键词：潮汐交通干线信号协调过饱和交通控制约束松弛可变带宽绿波控制混合整数线性规划二次规划

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基于相对零主观算法的机场智慧化程度评价

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 232-242页

作者：张锐黄卫马涛东南大学智能运输系统(ITS)研究中心江苏南京211189 综合交通运输理论交通运输行业重点实验室(南京现代综合交通实验室) 江苏南京211100 东南大学交通学院江苏南京211189

为了解决机场智慧化程度评价过程中遇到的指标类型繁多、覆盖范围广泛,且指标间关系错综复杂、量纲不统一、难以进行定量分析的难题,优选了传统的评价方法,并将改进后的优劣解距离(TOPSIS)法和层次分析法(AHP)进行融合,提出了专门针对... 详细信息

为了解决机场智慧化程度评价过程中遇到的指标类型繁多、覆盖范围广泛,且指标间关系错综复杂、量纲不统一、难以进行定量分析的难题,优选了传统的评价方法,并将改进后的优劣解距离(TOPSIS)法和层次分析法(AHP)进行融合,提出了专门针对机场智慧化程度评价的相对零主观(ZR)算法;为确保评价结果的准确,利用专家意见与客观判断结果对机场智慧化程度评价体系中的功能指标权重进行了计算,基于江苏省某机场通过ZR算法进行了机场智慧化程度评价。研究结果表明:2018年某机场智慧化程度评分为65.64,2022年某机场智慧化程度评分为77.08,说明机场内各项智慧智能设备在不断更新迭代,机场智慧化程度也在不断提高;2022年,机场应急保障下的二级安全运行监测指标较2018年提高了65.7%,人身安全检查指标提高了17.1%,应急与安全指标提高了16.2%,主要原因在于某机场近年来大力发展人工智能分析系统,引进了航站楼出入口人脸识别系统,完善了站坪作业安全监控平台,在一定程度上提高了机场安全的智慧化程度;陆侧交通指标2018年评分为2.34,2022年为2.54,评分变化较小,因此,智慧化程度发展迟缓,在未来的建设中需进一步加强资源投入。

关键词：民用机场智慧化程度评价相对零主观算法改进TOPSIS法权重计算

基于高密度电阻率成像法的低渗黏土中轻非水相液体运移规律探索

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环境工程学报 2024年第1期18卷 261-269页

作者：郭银河章定文祁妍敏林文丽东南大学交通学院南京211189 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室南京211189

为了实时掌握轻非水相液体(LNAPL)泄漏后在黏土中的动态分布及入渗时的运移规律,进行了室内模型箱实验,由上至下设置均一含水土层及含毛细水土层,采用高密度电阻率成像法对土体的电阻率变化进行监测,获得了加注过程中及加注结束后LNAPL... 详细信息

为了实时掌握轻非水相液体(LNAPL)泄漏后在黏土中的动态分布及入渗时的运移规律,进行了室内模型箱实验,由上至下设置均一含水土层及含毛细水土层,采用高密度电阻率成像法对土体的电阻率变化进行监测,获得了加注过程中及加注结束后LNAPL的运移规律。实验结果表明:LNAPL渗入黏土提高了黏土的电阻率,质量含水率为10%的黏土可提高50?·m左右,随黏土含水率的增加,该提高数值逐渐减小;0~9 h加注阶段,在质量含水率10%的土层中LNAPL水平扩散速度的峰值将近90 cm^(2)·h^(-1),运移至非饱和毛细带时,随土体含水率的增加,其水平扩散速度的峰值逐渐降低;停止加注后,LNAPL在黏土中的高浓度污染区位置逐渐下移,局部区域的污染羽锋面出现回缩,回缩速度可达0.15 cm^(2)·h^(-1)。该研究可为探索沿海、沿江等低渗黏土污染区中LNAPL的运移规律及分布特征提供参考。

关键词：黏土轻非水相液体高密度电阻率成像法运移规律

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基于超材料的电磁神经网络研究进展

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1529-1545页

作者：马骞冯紫瑞高欣欣顾泽游检卫崔铁军东南大学毫米波国家重点实验室南京210096 东南大学电磁空间研究院南京210096 香港城市大学太赫兹毫米波国家重点实验室中国香港999077

随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代... 详细信息

随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代表的计算架构因其计算快、功耗低等优势而受到广泛关注。该文回顾了光神经网络的代表性工作,通过3维衍射神经网络和光神经网络芯片化发展两条主线进行介绍,同时,针对光学衍射神经网络和光子神经网络芯片面临的瓶颈和挑战,如网络规模和集成度等,分析比较它们的特点、性能和各自的优劣势。其次,考虑到通用化的发展需求,该文进一步讨论神经形态计算硬件的可编程设计,并在各个部分中介绍了一些可编程神经网络的代表性工作。除了光波段的智能神经网络,本文还讨论了微波衍射神经网络的发展和应用,展示了其可编程能力。最后介绍智能神经形态计算的未来方向和发展趋势,及其在无线通信、信息处理和传感方面的潜在应用。

关键词：超材料全光衍射神经网络电磁神经网络智能计算

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智慧机场体系框架研究与设计

中国公路学报 2024年第3期37卷 382-394页

作者：张锐黄卫郭建华李美叶钟晓斌东南大学智能运输系统研究中心江苏南京211189 综合交通运输理论交通运输行业重点实验室(南京现代综合交通实验室) 江苏南京211100

20世纪中后期信息技术的迅猛发展及其向社会各行各业的渗透催生了综合运输系统的智能化建设新趋势。作为综合运输系统的关键节点,机场的智慧化建设也受到了广泛的关注,智慧机场建设方兴未艾。然而,当前中国智慧机场建设主要侧重于信息... 详细信息

20世纪中后期信息技术的迅猛发展及其向社会各行各业的渗透催生了综合运输系统的智能化建设新趋势。作为综合运输系统的关键节点,机场的智慧化建设也受到了广泛的关注,智慧机场建设方兴未艾。然而,当前中国智慧机场建设主要侧重于信息技术的应用,建设内容、建设目标各不相同,对智慧机场的理解尚不统一。因此,亟需构建智慧机场体系框架,厘清智慧机场的建设内容和建设目标,推动智慧机场的协调化、规范化发展。针对上述需求,采用系统工程方法,明确了业务生产设施、业务生产设备、业务协调中心及交通运输工具共17个领域4类物理实体和生产运行保障用户、管理用户与社会用户共20个部门3类用户,划分了空中管理、飞行区管理、旅客服务、航空物流、应急保障、运行管理、商业管理、陆侧交通管理和企业管理共九大功能域,设计了包括9个逻辑子系统的智慧机场顶层逻辑框架及相应的信息流程,并针对逻辑框架建立了以8个中心为核心的智慧机场顶层物理框架及相应的信息流程,最终形成了面向机场全业务体系的智慧机场体系框架。该体系框架有助于明确对智慧机场的理解,促进智慧机场基础理论的研究,推动智慧机场建设的标准化与协同化发展。

关键词：交通工程体系框架面向过程方法智慧机场系统设计

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振杆密实法加固粗粒混合土模型试验

工程科学与技术 2024年第3期56卷 99-108页

作者：王宇虓杜广印刘松玉杨泳周同和徐金涛东南大学交通学院江苏南京210096 江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室江苏南京210096 江苏盛泰建设工程有限公司江苏连云港222000 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

中国中西部地区粗粒混合土分布广泛,但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标,提出使用振杆法处理粗粒混合土地基,以室内模型试验为主要研究手段,分别进行了... 详细信息

中国中西部地区粗粒混合土分布广泛,但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标,提出使用振杆法处理粗粒混合土地基,以室内模型试验为主要研究手段,分别进行了振动加固试验、轻型动力触探试验和密度测量试验,并在试验过程中实时监测振动和沉降指标,探究了振杆密实法对粗粒土的加固效果,分析了k值(d90/振杆直径)和振动频率对加固效果的影响。结果表明:振动处理后,式样的轻型动力触探击数平均可达13击,较处理前提高了11击,试样底部的平均压实度可达81%,相应的承载力提高200 kPa以上,经振杆密实法处理后变为低压缩性地基土;当k值在1/2.0时,加固效果优于k值为1/10.0的情况,前者的地基承载力和沉降率比后者分别高出50 kPa和7%左右;粗粒混合土在14 Hz振动频率下的地表振动速度较大,可达36 mm/s,对采集到的振动数据进行了希尔伯特-黄变换(HHT),其HHT能谱图显示振动频率在14 Hz附近时,地震响应较大;以正三角型布置加固点位,群点作用可以有效地消除地基土的不均匀性,地基土的不均匀系数K从试验前的26.40减小到1.39。振杆密实法可为粗粒混合土地基处理提供新思路,也可为现场施工提供关键参数依据。

关键词：振杆密实法粗粒混合土室内试验振动频率压实度

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基于强化学习的交叉口智能网联车多目标通行控制方法

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交通信息与安全 2024年第1期42卷 84-93页

作者：姜涵张健张海燕郝威马昌喜东南大学江苏省城市智能交通重点实验室南京211189 东南大学交通学院南京211189 西藏大学工学院拉萨850000 长沙理工大学交通运输工程学院长沙410114 兰州交通大学交通运输学院兰州730070

针对传统控制方法下的智能网联车辆(connected and autonomous vehicle,CAV)在动态交通环境中通行能耗较高且效率较低等问题,研究了基于强化学习的CAV通行控制方法,旨在降低车辆能源消耗,提升车辆通行效率以及行驶舒适度。通过考虑CAV... 详细信息

针对传统控制方法下的智能网联车辆(connected and autonomous vehicle,CAV)在动态交通环境中通行能耗较高且效率较低等问题,研究了基于强化学习的CAV通行控制方法,旨在降低车辆能源消耗,提升车辆通行效率以及行驶舒适度。通过考虑CAV与交叉口信控系统的信息交互和物理环境,收集信号相位和信号配时(SPaT)以及前车速度和位置等信息,构建强化学习框架的状态空间。以电池能量回收的上限作为边界条件,建立CAV的行驶能耗模型,并基于车辆行驶的关键特征指标,如单位时间电能能耗、通行距离以及加速度变化率,设计多目标加权奖励函数。利用层次分析法确定各指标的权重,进而采用深度确定性策略梯度算法对模型进行训练,并通过梯度下降方法对算法参数进行调整和更新。采用SUMO平台开展仿真实验,实验结果表明:在设计的算法控制下的CAV各方面行驶性能最为均衡,相较于DQN算法电能消耗和加速度变化率均值分别降低了9.22%和18.77%;相较于Krauss跟驰模型行程时间缩短了8.39%。本研究提出的CAV通行控制方法在降低车辆能耗、提高行驶效率和舒适性等方面具有较好的可行性和有效性。

关键词：交通工程智能网联车辆车辆控制强化学习信号交叉口

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高速公路施工区车队被动换道行为建模与仿真

浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 381-387页

作者：张俊杰马永锋陈淑燕邢冠仰张子煜东南大学交通学院城市智能交通江苏省重点实验室现代城市交通技术江苏高校协同创新中心江苏南京211189

针对高速公路施工区域车速波动大,通行效率低的问题,从网联环境车队行为协同优化角度出发,构建车队被动换道行为模型.利用Plexe-SUMO搭建仿真平台,设计相应车队生成及换道选择算法,实现车队行为的生成与仿真.考虑不同的流量状态,通过调... 详细信息

针对高速公路施工区域车速波动大,通行效率低的问题,从网联环境车队行为协同优化角度出发,构建车队被动换道行为模型.利用Plexe-SUMO搭建仿真平台,设计相应车队生成及换道选择算法,实现车队行为的生成与仿真.考虑不同的流量状态,通过调整车队规模,探究不同车队规模对施工区通行效率提升的影响,寻求较理想的车队组织形式.结果表明,在中、低流量(小于900辆/h)状态下,车辆以较小规模(小于4辆)的车队形式行驶较合适.随着路段流量的增多,尤其在高流量状态下,车辆组成规模较大的车队(大于6辆)更能够提升通行效率.在实验场景下,当单车道流量小于1100辆/h时,理想的车队规模为2辆.当流量较大时,理想车队规模为6~8辆.这表明在不同流量状态下的施工区域,存在某一合理车队规模,使得路段通行能力达到最优.

关键词：车队高速公路施工区被动换道车队规模优化 Plexe-SUMO