期刊,交通信息与安全 2024年卷2期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

交通信息与安全

武汉理工大学交通计算机应用信息网

主办单位：武汉理工大学交通计算机应用信息网

主　　编：严新平

出版周期：双月刊

国际刊号：1674-4861

电子邮箱：jtjsj@vip.163.com

电　　话：027-86585549

邮政编码：430063

地　　址：武汉市武昌和平大道1178号

交通信息与安全/Journal Journal of Transport Information and SafetyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊主要报导、介绍交通行业信息化建设、计算机应用等有关的方针、政策、科研成果、经验总结和发展动态。主要刊载：交通信息化发展政策与法规、交通信息化技术、交通信息化经验、交通信息化动态、计算机在交通行业应用、交通规划与设计、交通控制与仿真、交通安全技术、通信、网络等。面向广大交通工程及有关计算机、通信、电子技术、信息技术科技人员、大专院校师生及交通有关单位领导，专业人员。

正式出版

收录年代

高速公路网联自动驾驶专用车道物理基础设施设计方法研究综述

杨昌俊郑辰浩戴晶辰李瑞敏...

1-11页

查看更多>>摘要：为深入探究网联自动驾驶专用车道的物理基础设施设计对交通性能的影响,从专用车道的部署条件、专用车道的接入方式、以及专用车道与普通车道的分隔方式等3个方面进行梳理,明确了现有研究的理论基础与实践进展,构建了这些方面对交通系统性能的影响关系框架,并指出了当前研究中存在的空白和未来研究的发展方向.结果表明:目前对网联自动驾驶专用车道部署条件的研究主要聚焦在交通效率上,缺少对交通安全的评估,且不同的研究假设导致了研究结果的差异,在未来研究中需要对部署条件进行精确评估;有关接入方式的研究则显示常规的自由接入和有限接入各有优势,但2种接入方式的优势条件有待进一步检验,建议借鉴高载客率车辆(high occupancy vehicle,HOV)专用车道接入方式的设计,在网联自动驾驶专用车道场景下对其进行重新评估;有关分隔方式的研究显示需要确认网联自动驾驶专用车道与普通车道的分隔方式对人类驾驶员适应性行为的影响,以确保驾驶者能够有效适应专用车道的部署.总体而言,目前研究虽有一定进展,但由于缺乏实际的道路案例与部署效果验证,基于仿真的方法由于假设等方面的差异使得研究结论有较大的分歧.未来的研究应重点聚焦在网联自动驾驶行为的精确化、横纵向对比研究、以及量化网联自动驾驶专用车道设计对安全效率的影响等方向进行改进.

关键词：

道路设计网联自动驾驶专用车道物理基础设施交通安全与效率网联自动驾驶

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基于可视图的空中交通不安全事件时序特性分析

石宗北张洪海周锦伦李一可...

12-24页

查看更多>>摘要：空中交通安全事故的时间序列特性分析,是深入理解空中交通安全的重要手段.为分析空中交通不安全事件的时序特性,提出了基于可视图的不安全事件时序特性分析方法.采用可视图对空中交通不安全事件建模,将时间序列映射成复杂网络;再利用网络的度分布、聚类系数等拓扑指标,分析空中交通不安全事件的静态特征;在此基础上,考虑各事件间的高阶影响及作用模式,构造可视圈比指标,辨识不同事件对整体安全的差异化影响;再针对整体安全水平的动态演化特性,在可视图序模体基础上引入表征时序演化的三阶时序结构,描述不安全事件时间序列的微观演化特性.为验证所提方法的有效性,对2007-2021年美国发生的578起空中交通不安全事件进行实证分析,结果表明:①空中交通不安全事件时间序列可视图在宏观和微观尺度下度值均呈长尾分布,聚类系数均大于0.7;②不安全事件时间序列可视图网络具有小世界网络特征,宏观序列度分布服从于系数为1.852的幂律分布;③具有无标度特性不同地区的可视图网络同样具有小世界网络特征,地区间的网络规模与网络密度存在显著差异,揭示了不安全事件发生频率具有空间异质性可视圈的时序结构占比33.2%,圈比结构指标对网络鲁棒性具有重大影响,证明了圈比指标可用于辨识不同事件对整体安全水平的作用,辨识精度优于度值与节点强度等指标;④三阶时序结构在步长为1和2的情况下,呈现明显的转移特征.综上,空中交通不安全事件的发生是有别于随机性与周期性的复杂性系统性行为,不同区域间的不安全水平具有空间异质性与阶段演进性特征.考虑网络高阶结构影响,管控少数高圈比值节点可从宏观角度提升整体安全水平.分析时序结构的转移模式与趋势偏好,可以从微观角度揭示空中交通不安全事件随时间演变的内在规律.有助于预测潜在的风险点,从而为制定有效的预防措施和安全管理决策提供科学依据.

关键词：

民航安全空中交通管理时间序列复杂网络可视图

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万方数据

内河船舶机会性互联的复杂网络模型及其时变特性

汪洋陈涛陈志强吴兵...

25-35页

查看更多>>摘要：针对内河船舶间出现时空邻近的机会性现象开展建模及实证研究.在社会网络分析方法的基础上,提出了1种考虑时序特征的网络分析方法,将大尺度时间跨度上的网络聚类转化为小尺度跨度上的网络聚类,进而分析内河船舶在有限水域内的动态行为;考察船舶间形成邻近关系网络的时变特征,利用复杂网络表示船舶社会网络随时间的演化特性,并借助复杂网络模型对内河水域内存在较多互相熟识船舶的现象给出统计解释.基于长江下游200 km河段1个月的AIS数据,按时隙划分得到网络模型的序列,由此表现船舶间发生单跳数据交换关系的互联形态.实证结果表明:①船舶联网瞬时的度分布可用高斯分布拟合,拟合度在96%以上;②随着时间尺度的增加船舶社会网络的小世界特性和无标度特征愈加明显,网络形态在空间维度上呈现簇团情形,局部密集的组团网络由大部分静止和少量运动船舶连接起来,网络密度随时间缓慢增加至0.1左右,相对平均路径长度稳定在0.2～0.3之间,平均赋权集聚系数呈现缓慢下降的趋势最后趋于0.4～0.5,离散度较快趋向于1,并实现整体上的连通;③度值较高的船舶节点,其平均速度在不同时隙的船舶社会网络中分时段呈现相关性;④相对于船舶密度的增加,船舶在1d内的平均友邻时间以指数形式递增,而船舶的重复相遇近似服从负指数分布.上述结果表明,内河船舶航行中数据交换关系的建立或断开是由物理空间中船舶间邻近关系的时变性决定的;内河船舶的历史交互行为对未来交互行为具有记忆性并产生影响.

关键词：

交通安全船联网机会性互联时序复杂网络模型时变特性

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基于虚拟现实的网联环境下驾驶人自由换道行为特征与安全分析

钱泽昊潘新福范欣炜严欣...

36-48页

查看更多>>摘要：传统驾驶模拟器难以精确模拟车联网环境中的复杂交互,如车速变化和车道变更.而连接虚拟现实(virtual reality,VR)的驾驶模拟器可以通过先进的传感器和实时数据处理,更逼真地还原车辆物理特性、交通流动态及实际道路环境.采用虚拟现实设备和驾驶模拟器,深入探索网联环境下的驾驶人自由换道行为与安全特征.基于交通仿真和三维建模技术搭建驾驶人自由换道实验系统,并建立自由换道场景库,进而开展驾驶人自由换道行为实验;基于广义估计方程建立驾驶人换道的间距选择模型和换道时间模型;基于加速失效模型分析网联环境对驾驶人自由换道行为的安全影响.研究结果表明:①网联环境下,女性驾驶人的自由换道间距与时间更长,年轻驾驶人的自由换道间距与时间更短;②每提高1 m/s²的加速度噪声,自由换道时的碰撞风险降低28%,每提高1m的自由换道间距,自由换道时的碰撞风险增加1.1%;③年龄较大的驾驶人自由换道安全性更高,其中,中老年驾驶人(＞40岁)自由换道时的碰撞时间(time-to-collision,TTC)比青年驾驶人(＞27～40岁)、年轻驾驶人(＞18～27岁)分别高38.3%,64.3%;④女性驾驶人比男性驾驶人自由换道安全性更高,女性驾驶人自由换道时的TTC比男性驾驶人高20.1%.与普通环境相比:①驾驶人在网联环境下自由换道间距增加1.16 m、换道时间增加2.41 s、换道安全水平提高19.72%;②自由换道事故发生概率随着碰撞风险持续时间增加而降低,其中,碰撞风险持续时间为1,2,3,4 s时,网联环境下的自由换道事故发生概率比普通环境下分别低5.8%,17.2%,14.4%,3.0%,且该概率在不同性别、年龄的驾驶人自由换道中差异显著.

关键词：

交通工程网联环境自由换道虚拟现实广义估计方程加速失效模型

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面向航空器集群的多尺度保护区模型与改进速度障碍法

艾毅庾映雪钟庆伟韩珣...

49-58,66页

查看更多>>摘要：针对高密度空域中所呈现出的航空器集群现象,研究了1种面向航空器集群的多尺度保护区模型与改进速度障碍法.对比传统单一航空器保护区模型及其速度障碍法存在计算复杂、实时性低等问题,研究了面向航空器的动态椭圆保护区模型以及面向航空器集群的融合保护区模型,在更加精确地刻画单一航空器的飞行状态和安全间隔的同时,创新地实现了由单一航空器保护区向航空器集群保护区的几何变换.所提出的航空器集群保护区模型在融合集群安全间隔特征和运动特征的同时显著降低了模型的特征维度.此外,在多尺度保护区模型的基础上提出了改进速度障碍法,并加入了基于航空器集群的速度障碍边界,降低了算法的计算复杂性.研究模型和算法可以将多航空器刻画为航空器集群,基于航空器集群的实时速度和航向调整边界,在大幅降低计算复杂性的基础上,实现了面向航空器集群的冲突探测与解脱航迹输出.通过仿真实验将本文方法与传统方法进行对比,结果表明:本文方法有效优化了航空器集群的冲突判定机制,将算法所需的计算时间缩短了33%,同时使完成冲突解脱的平均调整幅度降低了60.45%,有效提升了集群现象下的航空器冲突探测与解脱效率.

关键词：

空中交通航空器集群多尺度保护区模型改进速度障碍法

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低能见度下人行横道发光标线视认及预警效果研究

杜昊天陈丰李琛王若霖...

59-66页

查看更多>>摘要：城市人行横道在夜间、雾天等低能见度环境下交通事故频发.交通设施视认性能不足、未能提供有效的冲突预警是重要原因.为探究新型发光标线与普通标线相比对于提升驾驶人视认距离、提供交通冲突预警的作用,基于Cinema 4D软件设计夜间及雾天2种低能见度行车场景,开展驾驶模拟实验,获取微观个体驾驶行为数据,使用Wilcoxon符号秩检验方法和Friedman秩和检验方法深入分析标线的发光颜色、发光模式、发光位置因素对于驾驶人视认距离及纵向速度调控行为的影响.实验结果表明:①低能见度场景中驾驶人在发光标线下的视认距离显著大于普通标线,夜间场景中白色、黄色和红色发光标线下驾驶人视认距离分别提升36%,21%,54%,雾天场景中白色、黄色和红色发光标线下驾驶人视认距离分别提升34%,17%,47%;②低能见度环境中,车辆在白色和红色发光标线下的减速幅度较普通标线显著增大,在黄色发光标线下减速幅度变化不显著,夜间场景中白色、红色发光标线下车辆减速幅度较普通标线分别提升了101%,150%,雾天场景中白色、红色发光标线下车辆减速幅度较普通标线分别提升了142%,194%;③发光标线的光源、发光形式与颜色对于驾驶人视认距离的影响具有显著的交互作用,标线不同属性的组合方式对驾驶人视认距离大小的影响有显著差异.

关键词：

交通安全发光标线驾驶行为驾驶模拟实验视认距离低能见度

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基于改进YOLOv7的码头作业人员检测算法

张孝杰张艳伟邹鹰尹学成...

67-75页

查看更多>>摘要：广角监控图像中人员目标检测对于码头智能安防具有重要意义.针对传统YOLOv7算法在码头广角监控图像识别中,存在小目标特征提取能力弱、人员检测准确率低等问题,研究了基于改进YOLOv7的码头作业人员检测算法.为提升人员目标多尺度特征的检测性能及鲁棒性,设计了平衡码头人员分类与定位任务的上下文解耦(task-specific context decoupling,TSCODE)结构并联合聚集-分发机制(gather-and-distribute,GD),增强网络多尺度特征融合能力;为增强网络对作业人员等小目标的特征提取能力,在主干网络末端引入了基于双层路由注意力机制(bi-level routing attention,BRA)的视觉transformer模型(BRA-ViT),捕捉小目标人员的位置、方向与跨通道等信息;为提升检测速度并保持检测精度,提出了基于slim-neck的颈部层网络轻量化方法,降低参数量与计算量;为降低漏检率与误检率,引入了基于最小点距离的交并比损失函数(mini-mum-point-distance-based intersection over union,MPDIoU)计算边界框的坐标预测损失,提升边界框回归的准确性与计算效率.为验证算法效果,采集白天、夜晚不同时段下码头前沿、堆场、卡口等场景的广角监控图像,构造标注数据集并设计消融与对比实验.实验结果显示:所提算法对码头作业人员检测的平均准确率为90.6%,平均检测速度为39 fps;与Faster R-CNN、SSD、YOLOv3、YOLOv5、YOLOv7、YOLOv8等算法相比,其平均准确率分别提升了13.8%、15.8%、8.5%、5.2%、2.7%和3.5%,平均检测速度与基准YOLOv7算法性能相当.所提算法对码头作业人员识别具有较高的检测精度与检测速度,满足码头安防场景中作业人员检测准确性与实时性的要求.

关键词：

交通安全广角监控图像码头作业人员检测定位YOLOv7

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基于RPCA的激光点云道路标牌几何信息提取方法

柯昀皓黄玉春吴梓健

76-86页

查看更多>>摘要：道路标牌的位置、尺寸等几何参数普查是交通资产管理、无人驾驶等应用的关键环节.车载激光扫描三维点云中路牌不仅占比小,而且受周围树木干扰大,导致边缘点云缺失且包含大量噪声.为了准确提取点云中标牌杆和平面的位置和几何信息,提出了两阶段杆状物点云分割方法,由粗及细提取出标牌杆及其相连的标牌平面点云簇;进而通过鲁棒主成分分析(robust principal component analysis,RPCA)排除标牌周围噪声和杂点干扰,结合点云簇形态分析得到独立的主杆体和标牌平面2个部件;再引入环状域生长拟合圆柱体,法向量投影采样与定向包围盒(oriented bounding box,OBB)紧致拟合标牌平面,分别得到主杆体和标牌的准确几何信息.实验采集了湖北省武汉市洪山区、高新区和武昌区34个不同路口下的激光点云数据,在KPConv点云分割网络下进行训练与验证,准确率达到90.31%,标牌精确度达到91.07%,召回率达到了92.74%;并对上述数据中的20个路口的98个道路标牌进行几何信息提取,有效提取率达到89.80%,位置精度达到0.062 1 m,几何误差达到8.07%.实验表明:该方法能有效排除点云噪声和杂点干扰,实现对点云缺失在20%以内的标牌的有效提取.

关键词：

智能交通道路标牌几何信息提取鲁棒主成分分析

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基于机场活动地图信息改进AIMM-UKF算法的移动目标跟踪

常鑫马光辉高建树郝世宇...

87-94,104页

查看更多>>摘要：针对机场场面高密度交通以及多类型移动目标的特殊性,为保证机场自动化设备如无人驾驶技术在机场内的应用,需要进一步优化定位算法来提高移动目标的跟踪精度;通过分析现有的自适应交互式多模型-无迹卡尔曼滤波跟踪算法(adaptive interactive multi-model-unscented Kalman filter algorithm,AIMM-UKF)在移动目标跟踪过程中模型匹配度和跟踪精度上的不足,研究了1种基于机场活动地图信息改进的自适应交互式多模型-无迹卡尔曼滤波跟踪算法.根据机场地图数据库(airport map database,AMDB)细化的机场操作规程文件,通过ArcGIS软件对某机场施工CAD图简化处理并利用二次多项式配准法对机场地图进行精确校正,完成高精度机场地图修正,将接收到的机场智能监控设备采集到的数据进行实时处理,结合高精度机场地图信息对发生位置偏移的移动目标的坐标信息进行修正,改变移动目标跟踪算法的观测值,在自适应修正马尔可夫转移概率矩阵的基础上,利用观测矩阵对其进行二次修正,提高移动目标跟踪精度和模型匹配度.经蒙特卡洛仿真实验表明:该改进算法利用高精度机场地图信息对移动目标的观测值进行修正,与自适应修正马尔可夫转移概率矩阵的交互式多模型-无迹卡尔曼滤波算法相比,位置的均方根误差(root mean square error,RMSE)平均降低了62.69%,速度的RMSE平均降低了56.84%.本文算法具有更高的模型匹配度和更佳的滤波效果,提高了场面移动目标的跟踪精度.

关键词：

机场交通管控与运行场面移动目标机场地图数据库AIMM-UKF转移概率矩阵观测矩阵

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考虑智能网联汽车通信延时的混合交通流稳定性分析

张璐张兆磊刘至真唐峰...

95-104页

查看更多>>摘要：针对交通系统中微小扰动所诱发的车流不稳定现象以及车辆频繁启停问题,充分考虑智能网联汽车(connected and autonomous vehicle,CAV)的通信延时,对适用于混合交通流环境的扰动抑制方法展开了深入探寻.通过对CAV信息传递延时、不同渗透率、CAV编队强度等多重因素进行综合分析,探索了通信对混合交通流稳定性的影响机制.考虑最大编队车辆数并基于马尔可夫链构建混合流稳定性分析模型,得到了不同车头时距类型的生成概率,在此基础上构建了混合交通流的稳定性判别公式以分析不同条件下的车流速度稳定区域.为提高CAV通信效率借助了路侧单元传递信息.根据车路通信流向不同,将通信过程分为车端-路端的上行通信和路端-车端的下行通信,构建了低交通密度下的信息传递延时估计模型,得到不同CAV渗透率及编队强度下的延时估计值,以分析其对交通流稳定性影响.为验证分析结果开展了扰动演化的仿真实验,结果表明:①CAV渗透率与编队强度有利于混合交通流稳定性,而通信延时对交通流稳定性有负影响;②通信延时随着CAV渗透率与编队强度、路侧单元与CAV通信半径的增大而减小;③当最大编队车辆数为6且混合流以25 m/s的稳态速度行驶时,只有CAV渗透率达到60%或编队强度大于0.5,延时才小于0.3 s且扰动得到有效抑制.

关键词：

交通工程V2X通信延时混合交通流稳定性

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