Green Connected Automated Transportation and Safety

Inhaltsverzeichnis

1. Trends Analysis of Domestic Waterway Traffic Safety Production Based on Regional Characteristics in China

   Guobo Wang, Guanquan Chu, Chao Han

   Das Kapitel vertieft sich in die komplizierte Sicherheitslandschaft des chinesischen Wasserstraßenverkehrs und betont die krassen Unterschiede zwischen Binnen- und Küstengewässern. Er untersucht die Trends bei Frachtvolumen, Hafenentwicklung und Schifffahrtskapazität und zeigt auf, wie regionale Besonderheiten die Sicherheitsergebnisse erheblich beeinflussen. Die Analyse unterstreicht die dringende Notwendigkeit regionsspezifischer Sicherheitsmaßnahmen, wie etwa einer verbesserten Wettervorhersage für Küstengewässer und einer verbesserten Infrastruktur für Binnengewässer. Durch den Vergleich von Seenotereignissen und ihren Ursachen bietet das Kapitel wertvolle Einsichten in die Schlüsselfaktoren, die die Sicherheit des Wasserstraßenverkehrs beeinflussen, und spricht sich überzeugend für maßgeschneiderte Sicherheitsstrategien aus.

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2. Study on Route Optimization of Seasonal Hot Spots

   Haixia Zhao, Ting Tong, Jiangping You

   Das Kapitel geht auf das drängende Problem der Überlastung des Tourismus an saisonalen Brennpunkten ein und unterstreicht die Notwendigkeit einer optimierten Routenplanung, um die Ressourcennutzung und die Zufriedenheit der Besucher zu verbessern. Es präsentiert eine detaillierte Studie des Huangguoshu Scenic Area, in der Faktoren wie die Verteilung der landschaftlichen Sehenswürdigkeiten, die Besucherströme und die Umweltbedingungen analysiert werden. Die Forschung nutzt fortschrittliche Algorithmen wie den A * -Algorithmus, um Touristenrouten in Echtzeit vorherzusagen und zu optimieren und so eine effiziente und nachhaltige Tourismusentwicklung zu gewährleisten. Die Anwendung des Modells in Huangguoshu zeigt sein Potenzial, Staus zu verringern und das allgemeine touristische Erlebnis zu verbessern, wodurch es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute in den Bereichen Tourismus und Stadtplanung wird.

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3. Research on Energy-Saving Driving for Transport Vehicles Considering Actual Load

   Chunming Li, Tao Zhang, Xiaoxia Sun, Chunming Shao, Guozhu Wang

   Das Kapitel befasst sich mit der Anwendung der Vernetzungstechnologie von Autos im energiesparenden Fahren von Transportfahrzeugen im urbanen Straßenverkehr. Er beleuchtet die Herausforderungen bei der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund von Ampelbeschränkungen und das Potenzial von Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHETVs). Die Studie vergleicht regelbasierte und optimierungsbasierte Energiemanagementstrategien und betont die Notwendigkeit von Echtzeit-Verkehrsinformationen und der Abschätzung der Fahrzeuglast. Ein neuartiges Deep-Learning-Netzwerk wird eingeführt, um die Fahrzeuglast vorherzusagen, und die Pseudo-Spektralmethode wird eingesetzt, um das energiesparende Verkehrsproblem über mehrere Kreuzungen hinweg zu lösen. Die vorgeschlagene Strategie demonstriert effektives Energiemanagement und übertrifft traditionelle Methoden in Simulationstests.

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4. Research on the Coupling Relationship Between Passengers and Vehicles Based on Anylogic Simulation

   Jiahui Li, Siyuan Hao, Chengwu Jiao, Nale Zhao, Keman Wu

   Das Kapitel geht auf die komplizierte Koppelungsbeziehung zwischen Passagieren und Fahrzeugen innerhalb integrierter Verkehrsknotenpunkte ein und unterstreicht die Bedeutung genauer Simulationen für die Verbesserung der Effizienz von Verkehrsknotenpunkten. Durch den Einsatz der Anylogic-Simulationssoftware werden zentrale technische Herausforderungen gelöst, wie das gleichzeitige Einsteigen mehrerer Passagiere in ein Taxi und das sofortige Aussteigen von Taxis mit Fahrgästen. Die Studie vergleicht Szenarien mit und ohne Koppelungsbeziehungen und gibt Einblicke in die Dynamik der Passagierströme und die Servicekapazität. Durch detaillierte Simulationsergebnisse und -analysen unterstreicht das Kapitel, wie wichtig es ist, reale Interaktionen zwischen Passagieren und Fahrzeugen zu berücksichtigen, um die Genauigkeit und Realitätsnähe von Verkehrssimulationen in Drehkreuzen zu verbessern.

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5. Coevolution Dynamics Model of Urban Multimodal Transportation System Under Limited Exploitable Land Resources

   Rong Li, Weili Kong, Liwen Zhang, Peng Shu

   Das Kapitel vertieft sich in die komplexe Dynamik städtischer multimodaler Transportsysteme und konzentriert sich auf die Herausforderungen, die von begrenzten Bodenressourcen und schnellem Bevölkerungswachstum ausgehen. Es baut auf früheren Forschungsergebnissen auf, um ein fünfdimensionales Modell der Koevolutionsdynamik zu entwickeln, das Landnutzung, Bevölkerung, Straßen sowie privaten und öffentlichen Fahrzeugbesitz berücksichtigt. Das Modell kombiniert komplexe Netztheorie und Systemdynamik, um städtische Verkehrsstaus vorherzusagen und multimodale Transportsysteme zu optimieren. Anhand einer Fallstudie aus Peking zeigt das Kapitel die Effektivität des Modells bei der Vorhersage städtischer Entwicklungstrends auf und bietet Einblicke in das komplexe Zusammenspiel zwischen städtischem Wachstum und Verkehrsinfrastruktur. Die Forschung unterstreicht die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Ansatzes in der Stadtplanung, der die Koevolution verschiedener städtischer Aspekte berücksichtigt und die Voraussetzungen für zukünftige Fortschritte in diesem Bereich schafft.

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6. Traffic Congestion Improvement Scheme of the Corridor Between Beijing Deputy Center and Central Urban Area

   Chuanjiao Sun, Panyi Wei

   Das Kapitel befasst sich mit dem Plan zur Verbesserung der Verkehrsstaus zwischen Pekings stellvertretender Innenstadt und dem zentralen Stadtgebiet, wobei der Schwerpunkt auf den wichtigsten Ost-West- und Nord-Süd-Korridoren liegt. Durch die Analyse von Gaode-Reisedaten identifizieren die Autoren wichtige Staupunkte wie den Knoten Sanhui und die Xinhua West Street. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Straßenanbindung, Verwaltungsgrad und Standortbedeutung wird ein neuartiges Modell für die Auswirkungen von Verkehrsstaus eingeführt. Die Analyse zeigt signifikante Veränderungen im Stau-Ranking, was die Notwendigkeit gezielter Felduntersuchungen unterstreicht. Das Kapitel schließt mit praktischen Empfehlungen für zukünftige Verkehrszuweisungen und Umbaupläne, die eine solide Grundlage für die Stadtentwicklung bilden.

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7. Research on the Plan of Container Train Operation in Sea-Rail Intermodal Transportation Under the Uncertain Demand

   Zhiyi Lei, Zhikuan Ma, Jéssica Saturnino Sabino de Sousa, Yifan Zhu

   Das Kapitel vertieft die Komplexität des Containerzugbetriebs im intermodalen Transport zwischen See und Schiene und konzentriert sich auf die Minimierung von Haft- und Betriebskosten bei ungewisser Nachfrage. Es wird ein mehrobjektives Programmierungsmodell eingeführt, das die Entladesequenz von Containern, Zugbetriebsprogrammen und Containerflussquellen berücksichtigt. Das Modell wird durch das Gauß'sche versteckte Markov-Modell zur Vorhersage des Containerflusses weiter verbessert, wodurch die Robustheit des Betriebsprogramms verbessert wird. Der genetische Algorithmus wird zur Lösung des Modells eingesetzt und stellt eine flexible und effiziente Lösung dar, die die Haftzeit verringern und den Zugbetrieb optimieren kann. Die Fallstudie des Hafens Yangshan in Shanghai zeigt die praktische Anwendung des Modells auf und unterstreicht seine Effektivität bei der Handhabung schwankender Containerflüsse und der Minimierung der Betriebskosten.

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8. Research on Setting of Warning Signs for Highway Tunnels in High Altitude Areas

   Jian-you Zhao, Wei-guo Xie, Wan-li Han, Wan-jiang Guo

   Das Kapitel geht auf die einzigartigen Herausforderungen ein, die hohe Lagen für die Sicherheit der Fahrer, insbesondere in Autobahntunneln, darstellen. Darin wird diskutiert, wie Faktoren wie niedriger Sauerstoffgehalt, raue Umweltbedingungen und die Auswirkungen von Tunneln auf das "schwarze Loch" und das "weiße Loch" zu einer Erhöhung der Unfallraten beitragen. Die Forschung konzentriert sich auf die Hochebene von Qinghai-Tibet und nutzt reale Fahrzeugtests und Datenanalysen, um die Auswirkungen dieser Bedingungen auf das Verhalten der Fahrer zu verstehen. Die Studie schlägt innovative Lösungen vor, darunter die Aufstellung von Warnschildern für Tierquerungen und die Einführung eines Modells für die Entfernung von Autobahntunneln. Diese Empfehlungen zielen darauf ab, die Sicherheit der Fahrer zu erhöhen und Unfälle in Höhenlagen zu verringern, was das Kapitel zu einer wertvollen Ressource für Fachleute auf diesem Gebiet macht.

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9. Analysis on the Road Capacity: Connected and Automated Vehicle Platoons in the Mixed Traffic Flow

   Ke Ma, Hao Wang

   Dieses Kapitel befasst sich mit der Analyse der Straßenkapazität, wobei der Schwerpunkt auf vernetzten und automatisierten Fahrzeugen (CAV) im gemischten Verkehrsfluss liegt. Zunächst werden die Herausforderungen städtischer Verkehrsstaus, hoher Unfallraten und Umweltverschmutzung hervorgehoben und die Notwendigkeit verbesserten Fahrverhaltens betont, um die Effizienz und Sicherheit des Verkehrsbetriebs zu verbessern. Die Entwicklung des Internets der Fahrzeuge und des automatisierten Fahrens wird als potenzielle Lösung präsentiert, wobei CAV-Züge als Schlüsselfaktor bei der Verbesserung der Autobahnkapazität auftauchen. Das Kapitel stellt das Konzept der CAV-Züge, ihre Abhängigkeit von V2V- und V2X-Kommunikationsprotokollen und ihre Fähigkeit zur Verbesserung der Sicherheit und des Fahrverhaltens vor. Eine allgemeine theoretische Formel wird bereitgestellt, um zu veranschaulichen, wie die Straßenkapazität mit der Durchdringungsrate des CAV-Marktes variiert und eine klare Beziehung zwischen mikroskopischen Eigenschaften und makroskopischer Kapazität hergestellt wird. In diesem Kapitel wird eine Formel zur Bestimmung der Verteilung und Kapazitätsänderungen von CAVs unter Berücksichtigung der gegebenen Kommunikationsfähigkeiten, Marktdurchdringungsraten von CAV und Fortschrittsgewinne entwickelt. Anhand von Simulationen und Berechnungen kommt das Kapitel zu dem Schluss, dass die Straßenkapazität mit zunehmender Marktdurchdringungsrate von CAV signifikant zunimmt, wobei nichtlineare Veränderungen beobachtet werden. Außerdem werden die minimalen Auswirkungen der Größe des CAV-Zuges und die erheblichen Vorteile einer Verbesserung der Kommunikationstechnologie zwischen den Zügen identifiziert. Diese umfassende Analyse bietet wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Straßenkapazität im Zeitalter vernetzter und automatisierter Fahrzeuge.

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10. Real-time Trajectory Prediction of Unmanned Aircraft Vehicles Based on Gated Recurrent Unit

    Rong Tang, Zhao Yang, Jiahuan Lu, Hao Liu, Honghai Zhang

    Das Kapitel geht der kritischen Frage der Echtzeit-Flugbahnvorhersage für unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) im städtischen Tiefflug nach. Es führt ein Gated Recurrent Unit (GRU) -Modell ein, das traditionelle Methoden wie SVR und ARIMA übertrifft und in seiner Genauigkeit mit LSTM-Modellen vergleichbar ist. Die Fähigkeit des GRU-Modells, komplexe Drohnenbewegungen mit weniger Parametern und schnelleren Trainingszeiten zu verarbeiten, macht es zur idealen Wahl für Echtzeit-Vorhersageaufgaben. Das Kapitel unterstreicht auch die Bedeutung präziser Flugbahnvorhersagen bei der Gewährleistung der Sicherheit im Luftraum niedriger Flughöhen, wo Drohnenvorfälle immer häufiger auftreten. Durch umfassende Datenanalyse und Modelloptimierung zeigen die Autoren das Potenzial von GRUs auf, die Flugbahnvorhersage von Drohnen zu revolutionieren und bieten eine vielversprechende Lösung für zukünftige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich.

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11. The Capacity Model of Urban Multimode Transportation Network Based on Conbined Travel Mode

    Guozhu Cheng, Chuanmiao Zhou

    Dieses Kapitel vertieft sich in das Capacity Model of Urban Multimode Transportation Network und betont die Bedeutung der Kapazitätsmodellierung in der Planung von Stadt- und Transportsystemen. Es fasst bestehende Entwurfsmethoden zusammen, einschließlich der Zeit-Raum-Verbrauchsmethode, der Cut-Set-Methode und der nichtlinearen Programmierung auf zwei Ebenen. Der Aufsatz stellt einen neuartigen Ansatz vor, der städtische multimodale Verkehrsnetze in ein Supernetzwerk verwandelt und die Kapazität aus der Perspektive kombinierter Reisemodi bewertet. Das vorgeschlagene zweistufige Programmiermodell und der heuristische Algorithmus bieten eine ausgeklügelte Lösung zur Optimierung der Netzwerkkapazität unter Berücksichtigung von Faktoren wie Reisezeit, wirtschaftlichen Kosten und Komfort. Das Kapitel enthält auch ein numerisches Beispiel, das die Anwendung des Modells veranschaulicht und potenzielle Engpässe im Netzwerk aufzeigt. Dieses Kapitel befasst sich mit den Beschränkungen früherer Studien und bietet einen präziseren und praktischeren Ansatz, wodurch ein bedeutender Beitrag zur städtischen Verkehrsplanung geleistet wird.

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12. Autonomous Train Dispatch Method for Regional Rail Transit Based on Deep Reinforcement Learning

    Wei Wei, Ling Liu, Jun Liu, Bo Zhang

    In diesem Kapitel wird eine innovative, auf tiefem Reinforcement Learning (DRL) basierende Methode zur autonomen Zugvermittlung vorgestellt, um die Ineffizienzen und Unflexibilitäten aktueller zentralisierter Fahrdienstsysteme im regionalen Eisenbahnverkehr zu beheben. Durch die Integration von Tagfahrlicht mit einem Double-DQN-Algorithmus verbessert das vorgeschlagene Modell die Stabilität und Konvergenz der Zugdisponierungsmaßnahmen. Das Modell berücksichtigt sowohl Abfertigungsziele (Pünktlichkeit und Wartezeit der Fahrgäste) als auch Kontrollziele (Sicherheit und Energieverbrauch), wodurch die Sicherheit und Pünktlichkeit der Züge gewährleistet und gleichzeitig der Energieverbrauch optimiert und die Wartezeiten der Fahrgäste verkürzt werden. Eine Fallstudie unter Verwendung von Daten der Chongqing Rail Transit Line 1 demonstriert die überlegene Leistung des Modells und unterstreicht seine Fähigkeit, sich dynamisch an sich ändernde Transportanforderungen anzupassen und traditionelle Methoden sowohl in Szenarien mit geringem als auch hohem Passagieraufkommen zu übertreffen.

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13. Research on Energy Delivery of a Series–Parallel Hybrid Electric Vehicle Under Different Driving Conditions

    Chunming Li, Xiaoxia Sun, Chunming Shao, Lining Yang, Chenglong Shu, Danhua Niu, Guozhu Wang

    Das Kapitel geht der komplizierten Beziehung zwischen Leistungsfluss und Wärmestrom in serienparallelen Hybrid-Elektrofahrzeugen (SPHEVs) nach und unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses dieser Interaktionen unter unterschiedlichen Fahrbedingungen. Es werden die verschiedenen Arbeitsmodi von SPHEVs vorgestellt, wie Elektroantrieb, motorisierter Einzelantrieb, Hybridantrieb und Bremsmodi, und es wird diskutiert, wie diese Modi mit den Fahrbedingungen in Einklang gebracht werden, um die Fahrzeugleistung zu optimieren. Die Studie präsentiert zudem ein umfassendes Simulationsmodell, das das Antriebs- und das Wärmemanagementmodell integriert und eine detaillierte Analyse des Energieflusses, der Energieverteilung und der Wärmeeigenschaften unter verschiedenen Betriebsbedingungen ermöglicht. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Bedeutung dieses integrierten Forschungsansatzes für die Steigerung der Effizienz und Zuverlässigkeit von SPHEVs, was ihn zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die ihr Verständnis des Energiemanagements von Hybridfahrzeugen verbessern wollen.

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14. Information Extracting and Analysis on Safe Operation of Online Car-hailing Based on Text Mining: The Case of China

    Si Yang Liu, Jian Rong, Chen Jing Zhou, Yi Wang, Zi He Lin

    Das Kapitel geht auf die Sicherheitsherausforderungen ein, mit denen Online-Dienste für die Autopflege konfrontiert sind, und beleuchtet das regulatorische Umfeld in China. Es nutzt Text Mining, um zentrale Sicherheitsthemen wie physische Risiken, wahrgenommene Risiken und Informationssicherheit zu identifizieren. Die Analyse zeigt die Auswirkungen neuer Strategien auf den Wettbewerb am Markt und Verbesserungen der Sicherheit auf und betont die Notwendigkeit klarer rechtlicher Verantwortlichkeiten und zukünftiger Entwicklungstrends in der Branche. Das Kapitel bietet eine einzigartige Perspektive, indem es regulatorische Analysen mit fortschrittlichen Data-Mining-Methoden kombiniert, was es zu einer wertvollen Ressource für das Verständnis der Komplexität der Sicherheit im Online-Sektor für Autos macht.

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15. The Method of Division and Classification Quantification for Snow and Ice Removal on Airport Pavement

    Ya-ping Zhang, Yu Zhang, Xiao-qing Xing, Ye Chen, Nan Yang, Jian Mao

    Das Kapitel untersucht innovative Methoden zur Schnee- und Eisbeseitigung auf Flughafenbelägen, wobei der Schwerpunkt auf der effizienten Planung und Kontrolle von Gerätegruppen liegt. Es wird ein Einteilungs- und Klassifizierungsmodell eingeführt, das anhand von Faktoren wie Dicke, Entfernung und Fläche verschiedene Straßenflächen priorisiert und dabei Entropiegewichtsmethoden anwendet. Der dynamische Prioritätenalgorithmus und das Graudifferenznetzwerk werden als Schlüsselwerkzeuge für die Vorhersage und Anpassung von Enteisungszeitplänen hervorgehoben, die einen sicheren und pünktlichen Flughafenbetrieb gewährleisten. Simulationsergebnisse zeigen die Effektivität dieser Methoden und machen das Kapitel zu einer wertvollen Ressource für Fachleute, die den Winterdienst an Flughäfen optimieren wollen.

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16. Research on Object Detection and Location Using Semantic Segmentation

    Huijie Zhu, Yan Cai, Yingchun Guo, Xiang Feng, Wenya Zhang

    Das Kapitel vertieft sich in die fortgeschrittenen Techniken der Objekterkennung und -ortung mittels semantischer Segmentierung, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf dem HRnet-Algorithmus liegt. Es werden die Grenzen traditioneller Bounding-Box-Methoden diskutiert und die hochauflösenden Fähigkeiten von HRnet zur Verbesserung der Erkennung kleiner Objekte vorgestellt. Die Forschung befasst sich mit dem Problem des Klassenungleichgewichts, indem sie Lovasz Softmax-Verlust- und Datenaugmentationstechniken einsetzt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen signifikante Verbesserungen bei Genauigkeit und IoU, was das Potenzial von HRnet in realen Anwendungen wie dem unbemannten Fahren und der Fernerkundung unterstreicht. Das Kapitel schließt mit der Betonung des praktischen Nutzens dieses Ansatzes für Anwendungen, die eine präzise Objekterkennung und -ortung erfordern, insbesondere in Umgebungen mit begrenzter Sensorverfügbarkeit.

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17. General Standard Model for Safety Risk Assessment of Highway Bridge Construction

    Yuqian Wang, Dianliang Xiao

    In diesem Kapitel wird die dringende Notwendigkeit einer verbesserten Bewertung des Sicherheitsrisikos im chinesischen Autobahnbau aufgrund zunehmender technischer Schwierigkeiten und Unfälle diskutiert. Es führt ein allgemeines Standardmodell für die Bewertung von Sicherheitsrisiken ein, das universell, standardisiert und objektiv sein soll. Das Modell umfasst eine detaillierte Prozedur und Indexdatenbank, die 14 First-Level-Indizes und 82 Second-Level-Indizes auf Basis von 4M-Faktoren abdeckt. Die Anwendung dieses Modells wird durch Fallstudien an großen Brücken verifiziert, die seine Universalität und wissenschaftliche Gültigkeit belegen. Das Kapitel beleuchtet auch die Grenzen der aktuellen Richtlinien und schlägt Verbesserungen vor, um das Sicherheitsmanagement von Unternehmen und Regierungsabteilungen zu verbessern.

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18. Modeling Simulation and Stability Evaluation Analysis of Double-Trailer Combination

    Yue Li, Hao Zhang, Hongwei Zhang, Chengqiang Zong, Chuanjin Ou, Xueli Zhang

    Das Kapitel befasst sich mit der Modellierung, Simulation und Stabilitätsbewertung von Double-Trailer-Kombinationen und beleuchtet die regulatorischen Rahmenbedingungen und technologischen Fortschritte in China. Es überprüft bestehende Forschungsergebnisse zur Stabilität von Doppelaufliegern und führt den Einsatz der TruckSim-Software für dynamische Simulationen ein. Der Modellierungsprozess ist minutiös detailliert, einschließlich Karosserie, Lenkung, Reifen, Achsen, Antriebsstrang und Lastmodellierung. Das etablierte Simulationsmodell wird durch Vergleiche mit realen Testdaten validiert. In diesem Kapitel werden auch tiefgreifende Analysen der Fahrstabilität durch Eingabetests für Lenkradstufen und einspurige Wechseltests vorgestellt, die wichtige Einblicke in die Fahrzeugdynamik und potenzielle Konstruktionsverbesserungen liefern.

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