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2017年 第4期

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综述
船舶导航与海洋运输安全的发展动态与展望——TansNav 2017国际会议综述
王凯, 王腾飞, 吴兵, 严新平
2017, 35(4): 1-11. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.001
摘要(421) PDF(4)
摘要:
船舶安全、智能、高效航行一直是船舶行业各领域不断追求的目标,第12届船舶导航与海洋运输安全会议 (12th International Conference on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation)的召开致力于推动船舶航行安全化、智能化和高效化的发展进程.通过对该国际会议的大会报告内容及会议论文的信息统计与分析,从船舶航行优化的角度出发,探讨了该领域的研究热点问题,包括船舶避碰、船舶领域、人因可靠性、智能船舶和能效优化等,并阐述了相关理论及技术在船舶航行优化方面的应用情况.最后,论述了船舶航行安全、智能化和能效优化等方面存在的挑战,并指出了航行安全管理与决策系统研制、航行脑系统的开发、智能能效管理与基于大数据的船队能效优化等研究将是未来船舶航行优化的主要研究方向.
美国货车交通安全理论研究与技术应用现状及展望
杨文臣, 李立, 田毕江, 胡澄宇
2017, 35(4): 12-19,35. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.002
摘要(417) PDF(1)
摘要:
世界经济的快速发展必然带动货运交通量迅速增长,受道路条件、车辆性能和不良驾驶行为等因素综合作用,货车交通事故易发,且经常造成严重的人身财产损失.为提高货运车辆交通安全管理水平,从货车事故理论、主动安全防控技术、安全仿真建模技术3个方面回顾美国货车交通安全技术的研究脉络和主要实践成果,总结公路货车交通安全研究的模型框架、研究热点、主要信息系统及分析技术,探讨有效推进货车交通安全理论研究、技术装备研发和管理实践探索的关键问题和研究趋势.研究发现,翔实可靠的数据是开展货车交通安全理论研究的基础,主动安全理念逐步贯彻于货运交通系统建设和运营全过程,各类仿真技术能够有效拓展货车交通安全研究的广度和深度.
交通安全
基于三角模糊数权重算法的宏观交通安全评价方法
梁心雨, 郭彤, 孟祥海
2017, 35(4): 20-28,35. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.003
摘要(431) PDF(2)
摘要:
对国内宏观道路交通安全模糊综合评价方法进行改进,重点是改进了模糊层次分析法中由两两比较判断矩阵确定权重的方法,即提出了基于三角模糊数的权重计算方法.基于交通事故绝对指标及人、车、路等关联因素指标,确定出了9个评价指标,构建了宏观交通安全评价体系.引入三角模糊数来描述各指标权重.与传统模糊层次分析法中用1~9个整数及其倒数确定权重的方法相比,三角模糊数表达的是一个区间的概念,给定可能性区间的上限、下限及取值可能性最大的中限值,从而得到整个区间范围内不同参数的可能性,更好的保留了模糊评价过程中的有效信息,评价结果更为合理.给出了基于隶属函数的评判矩阵确定方法和最终的模糊综合评价方法.并以国内31个省、自治区、直辖市近10年的统计数据为例,进行方法应用并对宏观交通安全状况进行分析.分析评价结果可知,基于三角模糊数权重算法的交通安全评价方法更为准确合理,从2005年至2014年的10年间,安全状况为差的地区比例从87%降低至6.5%,整体的交通安全状况有了极大提高.
港湾式紧急停车带间距对驾驶行为的影响研究
崔降龙, 陈雨人, 邢小亮, 李璨
2017, 35(4): 29-35. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.004
摘要(347) PDF(3)
摘要:
高速公路港湾式紧急停车带间距会影响驾驶行为及行车安全,目前国内外尚未有对港湾式紧急停车带间距与驾驶行为的关系进行研究,为了研究两者的相关性,利用大型8自由度高仿真驾驶模拟实验平台展开实验研究.实验选取15名驾驶员,在250~1 500 m(间隔为250 m)的间距水平下记录其驾驶行为.单因子方差检验结果表明,对横向偏移及速度的检验p值均远远小于0.05(p=5.3e-06<0.05;p=1.7e-13<0.05),表明港湾式紧急停车带不同间距水平与车辆横向偏移量、速度显著相关.港湾式紧急停车带间距水平为750 m时,驾驶员横向偏移量(偏移量O=0.657 m)较小,车辆的横向稳定性最好,同时此间距水平下的车辆运行速度(速度V=96.99 km/h)也最接近设计速度,驾驶行为较为协调;超过1 000 m后,横向偏移量及速度不再明显变化,间距对驾驶行为的影响较弱.实验中模拟道路场景为单一平直路段,未来可考虑研究复杂场景下(存在线形组合、交通流)港湾式紧急停车带间距与驾驶行为的关系.
高速公路车辆典型交通违法行为危险度分级预警方法
刘志勇, 李瑞敏, 刘英奇
2017, 35(4): 36-43. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.005
摘要(402) PDF(0)
摘要:
高速公路不文明驾驶行为及交通违法行为的频发严重影响了高速公路交通流运行的安全与效率.基于采集的高速公路交通安全相关数据,对高速公路典型交通违法行为的危险度的分级预警方法进行了研究.针对高速公路的交通事故数据,以从恶劣天气、道路线形、违法类型的角度分析了道路交通事故与各类因素的相关性,在此基础上确定进行分级预警的影响因素.综合考虑在气象条件、交通状况、道路线形及各类违法行为,提出了层次分析与模糊评价相结合的方法,建立了针对高速公路违法行为危险性的分级预警模型,并用实际案例数据对模型的适用性进行了验证.结果显示,模型具有良好的适用性,所建立的分级预警模型可以为高速公路的主动交通预警及管理提供参考与支撑.
交通信息工程与控制
基于虚拟线圈的内河船舶流量检测方法
穆孟超, 胡钊政, 李祎承
2017, 35(4): 44-51. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.006
摘要(305) PDF(1)
摘要:
实时检测内河船舶流量对水上交通管理具有重要意义.为实时检测船舶流量,研究了一种基于虚拟线圈的船舶流量检测系统.虚拟线圈即在视频图像上设置一个封闭区域,根据该区域内图像的变化检测是否有运动目标通过.利用RGB三通道背景差分法得到视频图像的二值化图像,二值化图像的三个分割阈值由大津法求出.设置2个平行的虚拟线圈,通过虚拟线圈的船舶会被检测并计数,同时检测船舶的船长与船宽,利用BP神经网络对船舶进行分类.通过在武汉长江大桥和武汉长江二桥上不同时间段采集的视频进行实验,结果表明,船舶计数正确率达到97.1%,计数漏检率2.9%,计数错检率0%,船舶分类正确率98.6%.处理一帧图片的平均时间为7 ms,具有较好的实时性.
基于强化学习的限行政策下双模式出发时间选择仿真研究
吴学新, 凌帅, 李庚
2017, 35(4): 52-62. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.007
摘要(382) PDF(2)
摘要:
结合多Agent方法和强化学习模型,建立了城市高峰时段通勤者出行方式及出发时间选择的计算机仿真模型.仿真研究了限行政策下通勤者的出行选择行为,再现了交通均衡的形成过程.根据仿真结果分析了不同公交改善措施的实施效果.结果表明限行政策实施后,公交出行人数增加18%,一定程度上缓解了高峰时段的拥堵状况,但也会导致出行者在非禁行日公交出行的概率减小,因此仅采取限行政策起到的作用是有限的.在小汽车限行政策下,提高公共交通发车频率,能够使公交出行人数增加17.5%,小汽车拥堵等待时间减少85%,有效地改善了道路交通状况,相比之下,降低公交价格的改善作用不明显.研究中采用的多Agent方法可以直观方便地描述丰富的个体行为,同时在描述个体行为与系统的互动方面具有一定的优势,为探索复杂交通现象的形成和演化过程提供了一种有效的途径.
车牌定位及车辆特征识别研究
董浩, 曹从咏, 杨莹
2017, 35(4): 63-68. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.008
摘要(408) PDF(3)
摘要:
车牌定位及车辆识别是智能交通管理的主要研究问题.车牌定位识别,通过对图像进行预处理并结合形态学能粗略获取候选车牌位置,对符合特征的候选车牌进行筛选,精确获取车牌位置,最后采用神经网络完成字符识别过程.车辆识别采用迁移学习,采用AlexNet卷积神经网络构造出深度特征向量.形态学能够应对灰度底质量差的情形,为字符识别提供保障.车辆识别时对比直接分类图片特征,迁移学习构造的深度特征分类精度为85.13%,提高了38%,验证了迁移学习的有效性,通过KNN算法表明深度特征能够表征图片属性.针对新数据集重新提取特征、训练样本将消耗大量时间,对比迁移学习和AlexNet框架发现分类精度持平,表明了迁移学习的鲁棒性.
典型信号控制交叉口行人专用相位设置阈值研究
王雪元, 邵春福, 黄士琛
2017, 35(4): 69-75. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.009
摘要(448) PDF(1)
摘要:
针对目前城市道路交叉口中人车混行现象,综合考虑效率与安全两方面因素,选取延误成本和冲突成本分别作为效率与安全的评价指标,构建有(无)行人专用相位信号控制模式的交叉口运行成本模型.模型的延误成本中,行人和非机动车延误考虑了信号延误、冲突延误以及绕行延误;冲突成本则基于交通冲突理论,以车头时距判断机动车与行人和非机动车是否发生冲突为指标,并根据机动车及行人和非机动车达到分布确定冲突概率.最后,通过北京市四道口交叉口验证了该模型的适用性,并基于遗传算法求得典型信号控制交叉口中行人专用相位设置的阈值在750~900人/h浮动,随着车流量的增长,行人专用相位的设置对行人流量的要求呈现先降后升的趋势.为城市道路交叉口信号配时设计提供了理论支撑,保障行人及非机动车安全、舒适、方便、尊严的出行.
基于双基站交通数据采集技术的假套牌车辆识别方法
于影, 王静, 宁丹, 郭建华
2017, 35(4): 76-83. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.010
摘要(318) PDF(2)
摘要:
假牌、套牌车辆对社会安全和交通运输行业的秩序造成了极大的负面影响,寻找快速有效的假套牌车辆识别方法十分必要.研究了一种基于射频识别(RFID)技术和图像识别技术结合的假套牌车辆识别方法.对同一处基站的RFID系统和视频抓拍识别系统采集的车辆车牌信息进行对比分析,得出疑似假套牌车辆.然后对多基站检测信息联合比对,相比于单基站,降低了疑似假套牌车辆的数量.选取南京市主干道上6个基站的检测数据作为实例,检测结果发现,通过5处基站检测的假套牌车辆比通过2处基站检测的假套牌车辆减少了210辆,降低了假套牌车辆的误检率.对建立的疑似假套牌车辆数据库验证分析,其正确率达到94.5%.相比较传统的方法,其具有覆盖范围大、不受时间限制、反应迅速等优势,可为交警部门查处假套牌车辆提供有力支撑.
交通规划与管理
基于M/M/C排队模型的三峡大坝船舶待闸时长预测研究
钟鸣, 李晨辉, 刘少博
2017, 35(4): 84-91. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.011
摘要(323) PDF(0)
摘要:
为研究三峡大坝船舶在锚地长时间滞留待闸的问题,收集并统计了三峡坝区2013年下行方向上不同类型船舶到达上游锚地和通过船闸的流量数据,并对船舶待闸时间进行了频数统计;引入排队论方法,将船舶在三峡坝上锚地排队待闸到离开锚地的过程构建为随机输入多服务台排队系统,利用M/M/C排队模型求解系统的平均等待时间,平均队长等;将2013年船舶到达率和锚地服务率作为输入,模型计算得出的平均停留时间与实际情况的绝对误差为7.3%,表明了模型的适用性;使用不同的船舶到达率和锚地服务率参数,开展模型敏感性分析,结果表明若船舶到达率降低15%(例如15%的船舶采用翻坝运输),锚地泊位由超负荷状态转为能力充足;相反,若达到率增加15%,系统将处于不稳定状态,无法继续运行;但此时若将锚地服务率提高30%,则系统又能够恢复稳定,泊位可以满足需求.
基于FCM的内河一类船长实操考试效能评估
王梦雨, 郭国平, 吴兵
2017, 35(4): 92-99,126. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.012
摘要(266) PDF(0)
摘要:
为解决内河一类船长实操考试效能评估问题,提出了一种基于模糊认知图的评价模型(FCMES).在建立影响因素层的不同评价等级基础上,通过问卷调查辨识出了25个影响因素;据专家意见将收集到的定性数据转化为三角模糊数,得到不同的模糊矩阵;利用模糊推理规则的方法聚合各模糊矩阵,再解模糊化,获取邻接矩阵.采取输入端数、输出端数及中心度3个指数的方法,分析FCMES中各因素的重要程度,选出核心变量.利用Matlab实现对FCMES认知图的推理仿真,检验核心变量的准确性.结果表明,绩效评估、评估员素质、模拟器效能、考试流程设计合理性,这4个影响因素对内河一类船长实操考试的效能有重要影响.
基于随机森林算法的内河船舶油耗预测模型
牟小辉, 袁裕鹏, 严新平, 赵光普
2017, 35(4): 100-105. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.013
摘要(551) PDF(10)
摘要:
准确的船舶油耗预测模型是船舶实现各项航行优化措施的基础.以长江干线某旅游船为研究对象,通过安装信息采集系统获得了大量的船舶实时营运数据.通过理论分析得出影响船舶油耗的主要因素为风速、风向、水深、水流速度和船舶航速;改进了随机森林建模时参数的设置方法,提出一种变量的重要性测度方法;对去噪处理后数据进行系统抽样并进行归一化处理,得到建模的样本数据;把样本数据按0.7∶0.3的比例随机分为训练样本和测试样本,对训练样本采用随机森林(RF)算法建立油耗预测模型;通过模型预测测试样本的油耗值,与实测数据对比,结果显示预测误差低于6.8%,优于BP神经网络与支持向量机(SVM)的预测结果;分析模型中各变量的重要性顺序为:航速>水流速度>水深>风速>风向,利用偏相关分析得到了单个因素与油耗间的定量关系.
基于社会互动视角的出行方式选择行为机理分析
潘驰, 郭志达
2017, 35(4): 106-111,126. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.014
摘要(264) PDF(0)
摘要:
回顾以往的交通行为分析模型,多半隐含片面假设:个体决策是独立于他人行为的.因此,在分析社会互动作用较大的交通行为时,无法准确地反映出交通的宏观态势.有鉴于此,将"出行方式选择"视为一种集体行为,在考虑社会互动效应的前提下,分析出行方式选择行为的均衡转移状态.将停车收费水平视为政策干预变量,利用出行方式选择行为阈值模型对消除劣势均衡(私家车无节制出行)的政策干预阈值进行定量估计.研究结果表明,停车收费水平提高至每次15元以上,将使集体行为达到均衡转移阈值,导致公共交通出行的比例由现状的19.3%提升到约72.3%.
基于模糊解释结构模型的客运交通结构优化方法
王健, 曹阳
2017, 35(4): 112-118. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.015
摘要(290) PDF(0)
摘要:
客运交通结构优化是实现城市交通系统可持续发展的重要方法之一,在提升城市客运交通系统效率方面发挥重要的作用.根据客运交通结构影响因素的性质,建立模糊解释结构模型,将客运交通结构的影响因素划分为4个层次:直接影响感知因素层、间接影响认知因素层、过渡连接因素层和根本性因素层,并使用有向弧对于层级之间与层级内部的影响因素关系进行了连接.根据模型的分析结果可知,城市规模为根本性因素,资金投入为过渡连接因素,道路布局、基础设施、出行者特性为间接影响认知因素.研究结果确定了优化客运交通结构的关键性因素,以哈尔滨市为实例,从交通政策、土地利用、出行方式效用等方面提出了优化城市客运交通结构的建议.
交通大数据平台效益评价方法
彭庆艳
2017, 35(4): 119-126. doi: 10.3963/j.issn.1674-4861.2017.04.016
摘要(238) PDF(0)
摘要:
为反映交通大数据平台受益对象的多元化,与传统ITS效益评价基于车辆所有者经济效益不同,给出了基于居民出行方式分担比的经济效益计算方法.该效益包括小客车、出租车、公交车等不同交通工具车辆运输成本、乘客出行时间成本、CO2排放环境等成本节约效益,采用加权平均法得到总效益.在乘客出行时间成本计算中,考虑收入对交通方式选择的影响,给出了不同出行方式不同目的人工时间成本计算方法及参数取值.为反映交通大数据平台信息发布对出行行为选择的影响,采用有无对比法,提出了因交通方式转移而产生的车俩运输成本、CO2排放环境成本效益计算方法.以武汉交通大数据平台建设为例,给出了影响范围与主要参数取用方法,进行了成本效益预测分析实证研究.解决了交通大数据平台效益分析定量化的问题,为交通平台类项目经济效益评价提供了理论方法.

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