为研究涉路施工作业区对高速公路交通安全之间相互影响,本文以需要封闭内侧车道的涉路施工合流风险为研究对象,基于改进的涉路施工交通特性下的元胞自动机,选取上游过渡区长度、货车比例、限速值以及交通量等作为仿真参数,对封内车道路...为研究涉路施工作业区对高速公路交通安全之间相互影响,本文以需要封闭内侧车道的涉路施工合流风险为研究对象,基于改进的涉路施工交通特性下的元胞自动机,选取上游过渡区长度、货车比例、限速值以及交通量等作为仿真参数,对封内车道路段进行交通仿真试验,对路段的追尾冲突和换道冲突进行研究。根据车辆距离碰撞时间(TTC-Time To Collision)和后侵入时间(PET-Post Encroachment Time)在施工区特性下的阈值,并分析4个因素对涉路合流冲突影响程度大小,结果表明不同参数对作业区交通安全的影响依次为:交通量>过渡区长度>限速大小>货车比例;并建立交通冲突风险指数值(M_(tc))与交通量、过渡区长度、限速大小和货车比例的关系模型。研究结果对提高涉路施工封闭内车道交通安全提供相关理论依据,对改进施工区交通组织具有一定的应用价值。展开更多
传统的拓扑优化算法均基于灵敏度分析的方式求解,如渐进结构优化法(Evolutionary Structural Optimization, ESO)和变密度法(Solid Isotropic Material with Penalization, SIMP)等,灵敏度分析依赖于严谨的数学模型,结果可信度高,但面...传统的拓扑优化算法均基于灵敏度分析的方式求解,如渐进结构优化法(Evolutionary Structural Optimization, ESO)和变密度法(Solid Isotropic Material with Penalization, SIMP)等,灵敏度分析依赖于严谨的数学模型,结果可信度高,但面对不同的结构和约束条件都需要反复重新推导单元灵敏度,对使用人员的数学能力有较高要求,而且也导致了收敛速度慢、迭代步数多的问题。针对现有优化方法中存在的缺陷,结合强化学习Q学习理论和元胞自动机原理,提出一种新的拓扑优化方法:Q学习-元胞法(Q-learning-Cellular Automaton, QCA),尝试为工程构件的优化设计提供一种新思路。这种方法以有限元单元作为元胞,将所有元胞的智能行为集成为一个Q-learning智能体。训练过程中,各个元胞首先完成对自身环境的感知,然后调用智能体进行决策并通过环境交互得到反馈,智能体也借此得到大量数据来学习更新,整个过程不涉及数学模型推导,通过智能体和元胞的不断探索即可完成优化。在此基础上,探讨元胞的选择及其邻域和状态的描述方式,针对元胞的动作空间及收益函数进行比选,进而编制相关拓扑优化软件。优化算例表明,QCA方法优化后的拓扑构型与传统优化方法的构型基本一致,迭代步数较SIMP法降低了64%,且柔顺度更低。Q学习-元胞法在结构拓扑优化中具备良好的可行性,计算效率高且具有迁移优化能力,在结构拓扑优化领域极具潜力。展开更多
为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引...为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion,WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明:可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟和合理的车流模拟,可实现桥址随机车流荷载模拟。展开更多
文摘为研究涉路施工作业区对高速公路交通安全之间相互影响,本文以需要封闭内侧车道的涉路施工合流风险为研究对象,基于改进的涉路施工交通特性下的元胞自动机,选取上游过渡区长度、货车比例、限速值以及交通量等作为仿真参数,对封内车道路段进行交通仿真试验,对路段的追尾冲突和换道冲突进行研究。根据车辆距离碰撞时间(TTC-Time To Collision)和后侵入时间(PET-Post Encroachment Time)在施工区特性下的阈值,并分析4个因素对涉路合流冲突影响程度大小,结果表明不同参数对作业区交通安全的影响依次为:交通量>过渡区长度>限速大小>货车比例;并建立交通冲突风险指数值(M_(tc))与交通量、过渡区长度、限速大小和货车比例的关系模型。研究结果对提高涉路施工封闭内车道交通安全提供相关理论依据,对改进施工区交通组织具有一定的应用价值。
文摘为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion,WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明:可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟和合理的车流模拟,可实现桥址随机车流荷载模拟。
