水上交通流宏观复杂度建模与仿真

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.201704016

系统仿真学报 ›› 2017, Vol. 29 ›› Issue (4): 826-831.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201704016

水上交通流宏观复杂度建模与仿真

文元桥^1,2,3, 杜磊¹, 黄亚敏¹, 孙腾达⁴, 肖长诗^1,2, 周春辉^1,2

1.武汉理工大学航运学院,湖北武汉 430063;
2.湖北省内河航运技术重点实验室,湖北武汉 430063;
3.国家水运安全工程技术研究中心,湖北武汉 430063;
4. 中国交通通信信息中心,北京 100011

收稿日期:2015-07-06 修回日期:2015-09-08 出版日期:2017-04-08 发布日期:2020-06-03
作者简介:文元桥(1975-),男,湖北松滋,博士,教授,研究方向为水上交通安全与仿真等。
基金资助:
国家自然科学基金(51679180, 51579204）,中央高校基本科研业务费专项资金(142212001), 武汉理工大学双一流项目

Modeling and Simulation of Marine Traffic Macroscopic Flow Complexity

Wen Yuanqiao^1,2,3, Du Lei¹, Huang Yamin¹, Sun Tengda⁴, Xiao Changshi^1,2, Zhou Chunhui^1,2

1. School of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China;
2. Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology,Wuhan 430063, China;
3. National Engineering Research Center for Water Transport Safety, Wuhan 430063, China;
4. China Transport Telecommunications & Information Center, Beijing 100011, China

Received:2015-07-06 Revised:2015-09-08 Online:2017-04-08 Published:2020-06-03

摘要/Abstract

摘要： 为了准确描述交通管理人员对水上交通流认知的难易程度,提出了一种定量计算水上交通流宏观复杂度的方法。通过模糊聚类将区域交通流的宏观复杂度量转化为对交通簇内、外认知复杂性的测度,并根据交通流动力方程插值得到整个水域的历史交通流场,分别计算聚集复杂度、速度特征复杂度以及密度特征复杂度,通过水上交通流宏观复杂度模型获得水上交通流宏观复杂度。构造典型水域进行仿真实验,验证了该模型可客观反映水上交通流宏观复杂度的空间分布,交通管理人员能及时地发现复杂度较高的区域,并识别偏离航道或逆航道航行等船舶异常行为。

关键词: 交通簇, 交通流, 聚集复杂度, 速度特征复杂度, 密度特征复杂度

Abstract: To accurately describe the difficulty of cognitive traffic in the view of traffic managers, a method for quantitative calculation of marine traffic macroscopic flow complexity was proposed. The similar ships were cataloged into a traffic cluster; According to the historical traffic flow field by interpolation method, the aggregation complexity, the speed-diachronic complexity and the density-diachronic complexity were evaluated. The cognitive complexity was obtained by the marine traffic macroscopic flow complexity, showing the cognitive complexity in the macroscopic complexity map. The simulation experiment shows the macroscopic complexity model is available for demonstrating the distribution of complexity in space.

Key words: traffic cluster, traffic flow, aggregation complexity, speed-diachronic complexity, density- diachronic complexity

中图分类号:

U698

文元桥, 杜磊, 黄亚敏, 孙腾达, 肖长诗, 周春辉. 水上交通流宏观复杂度建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2017, 29(4): 826-831.

Wen Yuanqiao, Du Lei, Huang Yamin, Sun Tengda, Xiao Changshi, Zhou Chunhui. Modeling and Simulation of Marine Traffic Macroscopic Flow Complexity[J]. Journal of System Simulation, 2017, 29(4): 826-831.

参考文献

[1] Chen Y, Li N, He D.A study on some urban bus transport networks[J]. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications (S0378-4371), 2007, 376(1): 747-754.
[2] Wu Jianjun, Gao Ziyou, Sun Huijun.Model for dynamic traffic congestion in scale-free networks[J]. Euro-physics Letters (S0295-5075), 2006, 76(5): 787-793.
[3] 赵嶷飞, 周阳. 五边到场交通态势安全评估研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(6): 99-103.
(Zhao Yi-fei, Zhou Yang.Safety evaluation on five-edge arrival complexity[J]. China Safety Science Journal, 2011, 21(6): 99-103.)
[4] Prandini M, Putta V, Hu J.A probabilistic measure of air traffic complexity in 3-D airspace[J]. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing (S1099-1115), 2010, 24(10): 813-829.
[5] Treleaven K, Zhi-hong M. Conflict Resolution and Traffic Complexity of Multiple Intersecting Flows of Aircraft[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (S1524-9050), 2008, 9(4): 633-643
[6] 戴福青, 洪兰收. 空域交通复杂度计算方法研究[J]. 中国民航大学学报, 2010, 28(3): 1-4, 19.
(Dai Fu-qing, Hong Lan-shou.Study on airspace traffic complexity computational methods[J]. Journal oh Civil Aviation University of China, 2010, 28(3): 1-4, 19.)
[7] 田炜, 邓贵仕, 武佩剑, 等. 世界航运网络复杂性分析[J]. 大连理工大学学报, 2007, 47(4): 605-609.
(Tian Wei, Deng Gui-shi, Wu Pei-jian, et al.Analysis of complexity in global shipping network[J]. Journal of Dalian University of Technology, 2007, 47(4): 605-609.)
[8] 宗刚, 胡蓓蓓, 韩建飞. 中国沿海港口网络空间结构的复杂性研究[J]. 中国软科学, 2012 (12): 171-178.
(Zong Gang, Hu Bei-bei, Han Jian-fei.Complexity research on spatial structural characteristics of China's coastal port network[J]. China Soft Science Magazine, 2012 (12): 171-178.)
[9] 文元桥, 吴定勇, 张恒, 等. 水上交通系统安全模态定义与建模[J]. 中国安全科学学报, 2013, 23(6): 32-38.
(Wen Yuan-qiao, Wu Ding-yong, Zhang Heng, et al.Water traffic system safety modality: definition and modeling[J]. China Safety Science Journal, 2013, 23(6): 32-38.)
[10] 黄亚敏. 水上交通复杂性测度研究 [D]. 武汉: 武汉理工大学, 2014.
(Huang Ya-min.Study on marine traffic flow complexity metric [D]. Wuhan, China: Wuhan University of Technology, 2014.)
[11] Delahaye D, Puechmorel S.Air traffic complexity based on dynamical systems[C]// IEEE Control Systems Society. The 49th IEEE Conference on Decision and Control (CDC). Atlanta, USA: IEEE, 2010: 2069-2074.
[12] 杜磊, 文元桥, 肖长诗, 等. 自由航行海域船舶碰撞概率计算[J]. 中国安全科学学报, 2015, 25(1): 53-59.
(DU Lei, Wen Yuan-qiao, Xiao Chang-shi, et al.Collision probability calculation for ship sailing in free navigational sea area[J]. China Safety Science Journal, 2015, 25(1): 53-59.)

[1]	蒋阳升, 王思琛, 高宽, 刘梦, 姚志洪. 混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1025-1032.
[2]	胡明伟, 张芷铭, 陈湘生. 智能网联车辆混行交通流效益研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(9): 2270-2278.
[3]	潘红光, 高磊, 米文毓. 基于改进宏观交通流模型的MPC算法设计[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(8): 1875-1881.
[4]	刘展宏, 杨秀建, 吴相稷, 黄震. 基于元胞自动机的雾天车辆跟驰建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(10): 2399-2410.
[5]	吕伟, 霍非舟. 道路瓶颈前车辆强制变道汇流过程模拟研究[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(9): 1799-1807.
[6]	戢晓峰, 戈艺澄. 基于深度学习的节假日高速公路交通流预测方法[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(6): 1164-1171.
[7]	邢志伟, 徐铭怡, 罗晓, 罗谦. 飞机滑行路径仿真与优化研究[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(2): 323-331.
[8]	李瑞敏, 叶朕, 李斌. 速度协调与临时使用路肩集成仿真优化[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(3): 468-475.
[9]	李双琳, 郑斌. 动态交通流下震后路网抢修排程仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(9): 3386-3398.
[10]	潘文雯, 安冰玉, 池臧博, 张明敏, 胡铸鑫. 基于休假排队模型的小区开放效果仿真[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(7): 2533-2539.
[11]	李瑞敏, 叶朕, 李斌. 高速公路临时路肩使用措施优化控制与仿真[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(3): 1036-1045.
[12]	庞明宝, 裴亚男, 张宁. 中小学门口道路上学混合交通流的综合仿真[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(3): 1162-1171.
[13]	刘明宇, 吴建平, 王钰博, 何磊. 基于深度学习的交通流量预测[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(11): 4100-4106.
[14]	邝先验, 曹韦华, 吴赟. 考虑混入逆行车辆的非机动车流元胞自动机模型[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(2): 268-274.
[15]	庞明宝, 陈静, 杨敏. 基于CA模型的中小学放学门口道路交通仿真[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(5): 927-934.

水上交通流宏观复杂度建模与仿真

Modeling and Simulation of Marine Traffic Macroscopic Flow Complexity

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价