交通影响预评估

交通影响预评估（精选6篇）

交通影响预评估 篇1

摘要：在高速公路上, 车辆行驶规则对交通的影响一直以来是一个问题, 这主要是因为缺乏合理的统计结果和对抽象因素的估计。针对这一问题, 我们提出了一个基于模拟器的方法, 用于评估不同行驶规则对多车道高速公路性能的影响。基于元胞自动机模型, 我们建立了一个离散时间模拟器, 以模拟汽车在高速公路上行驶。通过收集相关的统计信息, 采用多元回归分析的方法, 在给定限速、交通负荷等条件下, 使用层次分析法和雷达图的方式评估了各种规则下的交通状况。

关键词：模拟器,交通规则,高速公路,交通流量

1 问题简介

高速公路上没有转弯和十字路口, 除了常规的交通规则外, 车辆还需要遵守一些关于超车并道方面的行驶规则。尽管目前交通部门很少强制要求司机们遵守这些规则, 但怎样制订一套合理的行驶规则, 本质上也就是评估这类规则对交通的影响, 是一个非常值得研究的问题。

关于这类问题, H.J.Payne曾在1979年总结了三类模型:

微观模型:着重考虑单个车辆的行驶。

介观模型:分析一群车辆的运动。

宏观模型:用整体的测量数据代表交通流。

最著名的微观模型, 即元胞自动机模型, 是由Kai Nagel和Michael Schreckenberg于1992年提出的。而H.Adeli于2003年提出了“介观-小波”模型, 主要用于研究交通流中的阻塞问题。与此同时, H.Zhang的研究表明, 高速公路上的交通流可以用一个宏观尺度的非线性动力系统描述。另外, 2002年, D.Helbing提出了一个新的思路, 在已有微观模型的基础上推出了全局的宏观系统。

2 问题分析

首先, 我们编写了一个交通流的模拟器, 以模拟高速公路上车辆的行驶情况。令模拟器基于不同的行驶规则运行, 并收集与交通流畅程度相关的数据, 例如交通流当量 (用单位时间内一个路段的吞吐量表示) 、安全系数 (用交通事故率表示) 、车辆平均速度和驾驶体验 (包括油耗、通过全路段的驾驶时间、非正常驾驶率等) 。其中, 我们利用多元回归分析的方法估算安全系数, 并将安全系数函数化。最后, 通过层次分析法和雷达图法, 我们评估了在不同行驶规则下高速公路的交通状况。

3 解决问题

3.1 建立模拟器

模拟器的基本思路是元胞自动机模型, 它是模拟非线性现象的一个有效工具, 目前已被广泛应用于交通行为的研究中。其中, 最为常用的是1992年Kai Nagel和Michael Schreckenberg提出的Na Sch模型。这个模型由一个规则的网格组成, 每一个网格单元的行为只由它当前的状态和相邻的几个网格单元决定。当网格被选取为几列平行的网格时, 它就可以模拟高速公路上车辆的行为, 具体来说, 就是每一时刻网格为实或空时, 分别表示这一位置是否被汽车占用。因此, 一辆汽车占用位置的变化表示了它的运动状态, 这一改变只由它自己和附近的车辆决定。

实际模拟中, 行驶规则决定了车辆变道超车时倾向于变哪条道和超车后倾向于留在哪条车道, 而变道行为本身可以统一用“变道概率”来表示, 它的解析形式为:

式 (1) 中:dt (i) ——第i辆车在t时间的位置;

Vt (i) ——第i辆车在t时间的速度;

Vt (j) ——第j辆车在t时间的速度;

e——自然对数的底;

dt——车辆在t时间的位置;

Dsafe——安全距离。

它表示了当两辆车距离小于安全距离且车速差未大到导致车祸的情况下车辆变道的概率。从它的形式可以看出, 两车距离越近, 速度差越大, 司机越倾向于变道。这符合人的正常思维方式。

3.2 运行模拟器收集数据

对应每一种行驶规则, 我们给模拟器输入的数据有: (1) 每辆车的最高速度Vlimit.车辆倾向于在最高速下行驶, 而进入该路段的初始速度满足其最高速度为中心的正态分布。 (2) 车辆间隔△t.每一辆车在前一辆车进入路段P△t个时间节点后进入路段, 0.8

模拟器返回后测得的数据有路段车辆总数、1 min内3个测试点的车数、所有车的平均速度、每辆车的平均速度、车辆在小于0.75倍最高速情况下的总行驶时间、车辆大幅度减速的次数 (代替事故发生率) 、车辆进入路段时和离开路段时的速度。

值得注意的是, 通过模拟中的测试, 我们发现模拟器再现了著名的“幽灵阻塞”现象, 这也反映了该模型的正确性。

3.3 处理数据

这一部分的目的是将我们收集到的数据转化为可以用于表示不同行驶规则下交通流量、安全系数和驾驶体验的函数形式。

3.3.1 交通流量

由于“幽灵阻塞”现象的存在, 传统微观模型中流量的表达式具有不可避免的局限性, 因此要重新分析交通流量的定义, 并用宏观的思路表达交通流量:

式 (2) 中:Q——交通流当量;

Vaverage——所有车辆的平均速度;

Dtravel——车辆行驶的总路程。

3.3.2 安全系数

影响安全系数的因素有很多。通过多重假设检验, 可以分析出在模型中, 安全距离 (SD) 、车辆总数 (TC) 和最高速度 (SL) 是影响安全系数主要因素。参考已有的文献分析, 并经过多次尝试, 我们假设安全系数具有如下的函数形式:

式 (3) 中:a, b, c, e, f, g, h——多元线性回归中的位置参数。

并以此进行了多元回归分析, 得到了每一种行驶规则下的函数形式和参数取值。

3.3.3 驾驶体验

利用Green Car Congress网站上的数据, 我们得到关于油耗速度的函数:

行驶效率可用平均速度表示——平均速度越快, 通过全路段所用时间越短。非正常行驶率为:

式 (5) 中:Tuncomfort——非正常行驶时间, 即车辆以低于其最高速度 (进入路段时设定) 75%的速度运行的时间;

Ttravel——车辆在该路段的总行驶时间。

3.3.4 评估各行驶规则

3.3.4. 1 层次分析法

各项行驶规则的层次划分图如图1所示。

在一组满足全面一致性检查的成对比较矩阵 (可以不唯一) 下, 各因素对交通状况的影响所占比重如下表1所示。

通过计算便可以得到每个行驶规则的百分制评分。

3.3.4. 2 标准化雷达图

在制作传统的雷达图之前, 要先对各个因素单位化, 即通过线性变换使得每个影响因素对应这个因素的取值为100, 最差的取值为0.这样我们就可以通过分析雷达图上的折线形状和面积来分析哪些行驶规则对哪些因素有特别的影响。

4 结论

由于篇幅所限, 这里便不再列举我们的评估结果, 只简要陈述一些重要的结论: (1) 与车辆随意行驶相比, 保持最右行驶规则可以有效提高交通流量。同时, 无论是两车道还是三车道的情形, 都能够保持安全性和驾驶体验。 (2) 大部分其他行驶规则没有表现出比保持最右行驶规则更好的结果。 (3) 在三车道的情况下, 当路段车辆很多时, 现代高速公路所采用的“超车道快车道-行车道”的行驶规则要优于保持最右行驶规则, 原因是它有更好的驾驶体验和安全系数。

参考文献

[1]Nagel K., Schreckenberg M.A cellular automaton model for freeway traffic[J].Journal de Physique I, 1992, 2 (12) .

[2]Payne H.J.FREFLO:A macroscopic simulation model of freeway traffic[J].Transportation Research Record, 1979 (722) .

[3]Krauss S., Wagner P., Gawron C.Metastable states in a microscopic model of traffic flow[J].Physical Review E, 1997, 55 (05) .

[4]Adeli H., Ghosh-Dastidar S.Mesoscopic-wavelet freeway work zone flow and congestion feature extraction model[J].Journal of Transportation Engineering, 2003, 130 (01) .

[5]Zhang H., Ritchie S.G., Lo Z.P.Macroscopic modeling of freeway traffic using an artificial neural network[J].Transportation Research Record:Journal of the Transportation Research Board, 1997, 1588 (01) .

[6]Helbing D., Hennecke A., Shvetsov V., et al.Micro-and macro-simulation of freeway traffic[J].Mathematical and computer modelling, 2002, 35 (05) .——

交通影响预评估 篇2

培训形式：公开课、定制化培训

地点：广州

培训对象：系统推动人员，环境安全工程师，企业中层管理人员及工程技术人员，包括品质、厂务、总务、设备设施管理人员等。

培训目的：了解工厂EHS风险评估的内容、最佳方法及有利于做新项目的决策，减少或杜绝未知因素带来的潜在风险，确保企业维护长期稳定的EHS工作环境。

培训内容：本课程内部实践操作性强，总计16学时，共2天。包括预评估调查表的要素，资料收集的方法及注意事项，现场走访前的准备工作，现场评估新工艺危险预评估，预危险性分析工具介绍，预评估报告，以及安全评价报告案例讨论。

电话：020-28829289-105

邮箱：vivian.deng@ehs-gsd.com

交通影响预评估 篇3

关键词：资源预评估,FPGA,Harris算法

FPGA是在CPLD可编程器件的基础上进一步发展起来的新型高性能可编程逻辑器件。与ASIC相比,它具有设计开发周期短、制造成本低、开发工具先进以及可实时在线检验等优点,所以被广泛应用于产品的原型设计和生产之中[1]。传统上FPGA只能实现相对较小的逻辑电路,随着工艺技术的提高,FPGA的容量和性能也不断提高,如今FPGA已经被用于实现大的逻辑电路甚至整个系统。

在实现大的逻辑电路设计时,应对一些较为复杂或者重复性工作模块多的情况,为了达到资源的有效利用,FPGA资源就需要进行预评估。对设计进行一个有效的资源评估能够更好得利用FPGA芯片的资源。本文着重于FPGA上的算法的实现以及进行资源使用的预评估,以及多层次地评估算法在FPGA资源上的占用。

1 FPGA资源预评估的意义

FPGA可以在片内实现细粒度、高度并行运算结构,所以FPGA最大优势在于硬件实现已及通过并行处理实现的效率增益。相比DSP,FPGA最大的优势是能够在同一时间能处理大量不同的任务,因而在涉及到复杂计算时可把DSP的一些任务转移到FPGA中处理。

未来人们对通信的传输数据、图像处理等方面要求越来越高,传输速率要求能达到100 Mbit/s～1 Gbit/s,这就对无线技术、带宽、数据处理能力等提出更高要求。通过采用FPGA去做复杂的数据处理,可以实现更高的速率传输。

在FPGA应对复杂的数据处理时,因为要消耗大量的Register和LUT等逻辑资源来实现复杂运算,所以有必要在编写程序之前对算法资源进行预评估。提前的资源评估不仅可以更好地选择芯片的型号,还可以对算法程序有较详细的估计,在硬件选定的前提下能够有更好的优化算法。

2 对Harris算法的资源的评估

2.1 Harris角点检测原理

角点是图像的一个重要局部特征,它集中了图像上很多重要形状信息,且具有旋转不变性,几乎不受光照条件影响[2],本文采用的是Harris角点检测算法。Harris算法是基于图像灰度的角点检测算法,若像素点所在位置的z方向梯度与y方向梯度的绝对值均比较大,则将该像素点判定为角点。

Ex,y=∑wu,v[Ix+u,y+u-Ix,y]2=(u,v)M(u,v)T (1)

式中:w为高斯滤波进行去除噪声处理;Ix和Iy分别为需要计算的像素在水平方向和垂直方向的一阶灰度梯度[3]。

undefined

R=det(M)-ktr2(M) (3)

其中,式(1)、式(2)为计算相关函数,然后使用式(3)的角点函数计算出图像中的角点。最后根据角点检测原理可以得到算法计算步骤如图1所示。

2.2 模板构造

Harris算法在FPGA实现中需要构造图像数据矩阵,假设采用5×5的模板如图2所示,即需要通过缓存4行4列的数据,然后在通过模板进行相应的计算。

其中r11,r12等为移位寄存器;FIFO是先进先出存储器,图像数据一次串行输入,利用行、场信号来控制读写信号,FIFO用来存储每一行的数据,使得R11,R12,…,R55正好是5×5模板所对应的图像数据[4]。

2.3 资源的预评估

FPGA芯片主要由以下部分组成:可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核等[5]。

在算法未实现之前,在单一算法模块中,能够进行预评估的资源有RAM资源、逻辑资源(时序逻辑资源和组合逻辑资源)以及DSP模块使用情况。由上面的算法流程可以得知在计算过程中使用到的是FIFO资源、移位寄存器资源、加法器、减法器和乘法器。

如图3所示24位的FIFO占用24个LUT、6个M4KRAM资源和126的Register资源。一个16位的D触发器占用16个LUT资源。

如图4所示,24位的加法器占用24LUT资源,24位减法器占用25LUT资源,12位乘法器占用2个DSP的9位模块资源,本算法中没有涉及到除法器所以没有使用到除法器。

2.3.1 RAM资源预评估

在Harris角点检测算法中,采用的是5×5的模板窗口进行检测,使用到FIFO资源。如图3、图4得知,FIFO占用了M4K的块RAM资源。从FPGA的资源介绍中知道,块RAM资源属于FPGA定制资源,受M4K数量限制。

1) 在对Ix进行计算中,5×5模板需要利用4个FIFO进行存储,位宽和深度主要取决于图像像素(这里取FIFO位宽为24 bit、深度为1 024)。计算Iy和Ix的为相同模板,所以和Ix计算占用同样资源。

2) 在高斯滤波中,要针对Ix,Iy,Ixy三个值使用三个高斯滤波模块。高斯滤波也使用5×5的模板,在资源的占用上,使用了4个FIFO(位宽24 bit、深度1 024)。具体预评估资源如表1所示。

2.3.2 逻辑资源预评估

1)在Harris算法程序中,计算Ix,Iy时使用到了5个D触发器进行移位,其中每个触发器的位宽为16 bit(位宽受像素影响)同样在计算高斯滤波时也使用5个D触发器,位宽16 bit,一共使用20个D触发器,位宽16 bit。在图3、图4可知,FIFO也会占用时序逻辑资源。具体预评估资源如表2所示。

2)加减法器占用组合逻辑资源,受计算数据位宽的影响,每一位占用一个逻辑资源,由图3、图4中得知,FIFO也占用了LUT资源。具体预评估资源如表3所示。

3)乘法器占用DSP elements资源,乘法器中位宽为36×36的占用8个DSP elements,18×18是占用2个DSP elements。在算法中乘法器中有3个24位的,有5个12位的,总共占用DSP elements 34个。如果是类似2×A的数字和数据相乘,而不是A×B的两个数据相乘,此时的乘法相当于加法,只占用组合逻辑资源而不占用DSP模块。

2.4 Harris算法在FPGA的实现

根据图2的算法流程,构造的图像数据矩阵,先计算出图像像素在水平方向和垂直方向的一阶灰度梯度Ix以及Iy。然后计算出m值再进行高斯滤波,最后根据M值计算R值求得角点。其中计算Ix,Iy值的时候注意Ix,Iy的非负性。下面为在FPGA中用Verilog语言计算Ix,Iy的值。

实现平台采用的是Stratix系列的EP2S60F672C4芯片,其中含有的等效逻辑单元为60 440,RAM资源为2 544,192 bit,DSP模块有36个,锁相环PLL有6个,全局时钟有16个。表4为StratixII系列芯片的资源[6]。

3 实验结果

3.1 仿真结果和预评估比较

在Quartus 8.1软件中完成Harris算法的FPGA程序,在软件中仿真综合可以得到结果如图5、图6、图7所示。

如图所示,在对比由软件得到的RAM资源仿真结果和预评估的资源可以知道,ALUTs占用2 666和预估计的4 016相差1 350,而Delicated logic registers占用2 623和预估计的2 262相差361,占用的RAM资源308 353 bit和估计的393 216 bit等相比相差84 863 bit。理论预估计的要比实际占用的要多,其中ALUTS实际和估计差距较大原因在于FIFO在实际仿真中占用的ALUTS资源要比理论上要多。其他资源的预估计在仿真中得到相仿的结果。

3.2 实现图像

最后将程序在FPGA的硬件平台上实现,输入图像是CCD实时灰度图像,在阈值不大的情况下,得到图8的实时图像的Harris角点检测。其中图中的十字叉为检测到的角点。

4 小结

本文对Harris算法进行FPGA上的移植实现,及对其在FPGA上资源的占用进行了预评估。从最后的图像可以看出,在小阈值的情况下Harris算法在FPGA上实现了实时的角点检测。从仿真的结果可以看出,预评估的各项参数和实际仿真出来的相差不大,其中的误差取决于程序中流程编写中使用到的其他逻辑门,以及FIFO实际应用中占用的ALUT也比理论上的多。由此可以看出,只要知道算法的具体流程,在RAM资源和逻辑资源的预评估上是能有效提供参考价值的。

参考文献

[1]俞吉波,孔雪.FPGA实际可用性评估与发展趋势分析[J].计算机工程,2011,37(13):282-284.

[2]刘闯,龚声蓉.基于角点采样的多目标跟踪方法[J].中国图象图形学报,2008,13(10):1873-1877.

[3]何丰,胡俊.一种改进的图像快速高精度角点检测算法[J].电视技术,2011,35(15):57-60.

[4]王鹏,向厚振.基于FPGA的动态可重构边缘检测系统设计[J].电视技术,2011,35(7):32-35.

[5]徐洋,黄智宇,李彦,等.基于Verilog HDL的FPGA设计与工程应用[M].北京:人民邮电出版社,2009.

交通影响预评估 篇4

1 交通流数据质量的影响因素分析

综合来看, 目前妨碍交通流数据质量提高的因素可概括为以下几个方面, 包括数据质量的定义与度量、数据检测设备的安装与维护、数据共享以及体制问题等, 如表1所示。

2 交通流数据质量控制工作的实施对策

以交通流数据质量控制影响因素的分析为着眼点, 总结从源头上预先控制数据质量的对策, 具体思路如图1所示。分别从技术层面、体制层面和政策层面对交通流数据的质量控制工作的实施策略进行研究和总结。

2.1 技术层面

技术层面的数据质量控制的定性解决对策和措施包括:数据质量的实质和度量指标、遴选最适合的检测设备、数据质量的敏感度研究、对现有质量控制方法的集成和综合等。

1) 数据质量的实质和度量指标

首先需要对数据质量在定性层次上给以更加准确的定义。Strong等人将数据质量定义为“对于数据信息使用者的满足程度”, 并指出这是一个宽泛的数据质量度量标准。English等人则进一步指出“数据质量是对于工业过程中的各类需求的满足程度”, 并将数据质量定义为“始终如一的满足工作人员和终端消费者的需求”。从这个定义可以清楚地看出数据质量是一个相对的概念, 针对不同的需求主体具有不同的含义。可见, 交通流数据质量的实质表现在:交通流数据质量是交通流数据对于各类交通应用数据需求的满足程度, 衡量交通流数据质量需要明确其对应的数据需求。

在明确了数据质量的实质以后, 为了进一步全面的衡量数据质量, 制定下列数据质量指标, 如表2所示。当然, 还有若干其他数据质量指标适用于某些具体的交通数据应用。但是, 上述6个指标是评价交通流数据应用中数据质量时所用到的最为基本和有效的度量标准。

在实施过程中, 建议根据上述6项质量度量指标的内涵分别建立对应的定性和定量标准, 以便实现针对不同的采集环境下得到的交通流数据的全面度量, 并且将生成的数据质量报告纳入元数据标准中。

2) 遴选最适合的检测设备

质量控制强调数据质量, 这需要确保选择最精确和最有效的检测器进行采集, 并且使检测器系统性能达到最优。综合来看, 首先, 作为目前市场主导的环形线圈检测器具有良好性能和检测交通参数的能力;其次, 微波检测器在主要特性和所测得的交通参数方面都具有一定的通用性, 并且价位适中, 是环形线圈检测器的良好代替品;再次, 视频检测器检测交通参数的多样性, 是其它检测器不能比拟的, 并且精确度较高, 但其价位较高是影响它普及的主要因素。在实施过程中, 建议以不同类型检测器的特性分析为出发点, 针对不同的应用条件和环境制定更加具体的适用检测器的遴选顺序, 具体的应用条件和环境包括:交通应用类型、天气和环境条件、所采集的交通参数的类型要求等。

3) 数据质量的敏感度研究

由于不同的交通应用类型对数据质量的敏感程度不尽相同, 因此, 建议开展数据质量的敏感度分析, 阐明不同的交通流数据质量水平和指标, 包括准确性、完整度、有效度、时效度、覆盖度、可用度等六项度量指标, 与具体的交通应用类型的关联和影响程度。另外, 基于敏感度分析的结果, 进一步明确对应于每类交通应用的数据质量的基准要求。

4) 现有质量控制方法的集成

目前, 各交通部门使用的数据质量控制软件通常是基于自行开发的算法而开发的, 建议针对现有质量控制方法进行集成和综合, 并且针对各类交通应用中的与数据质量控制有关的管理方法进行集成, 最后在此基础上投资和开发更高水平的交通流数据质量控制领域的通用软件, 这将增强各不同部门间的技术与经验的共享与合作。集成后的成果包括针对所有交通应用类型的质量控制程序和算法, 以及用来保证高质量数据的数据管理方法。

2.2 体制层面

体制层面的数据质量控制的定性解决对策和措施包括:交通数据采集中的数据和资源共享、数据采集技术的人员培训、案例研究的开展、检测器设备成本的生命周期分析、检测器信息数据仓库的建立、数据采集设备的安装和维护指南的开发等。

1) 数据和资源共享

在不增加预算的前提下, 各数据采集部门若要进一步满足用户数据需求, 其中一个重要的解决对策就是加强各机构间的数据共享。但共享仅限于原始数据, 不同机构要根据自身的需求进行相应的数据质量分析工作。在实施过程中, 建议制定针对交通数据采集领域内的数据和资源共享原则, 包括不同部门间的设备共享、数据共享、以及人员和投资方面的合作策略, 尤其应该包括政府部门和私有部门间的资源共享的实施计划, 以及对私有部门采集的数据进行评价和校验的指导原则。

2) 数据采集工作的人员培训

由于交通数据检测设备的复杂性, 进行人员培训是保证数据质量的必要途径。随着先进的波频和视频式检测器的软件和硬件的飞速升级, 安装和维护人员不仅要掌握必要的计算机技术, 而且要对检测系统的各式各样前沿技术保持足够关注。在实施过程中, 建议开展交通采集工作人员的技术培训, 包括检测设备的安装和维护常识、数据质量控制的技术培训、相关数据管理技术的培训、数据采集工作的元数据和工作文档的记录等。

3) 数据采集设备成本的生命周期分析

建议开发一套计算数据采集设备成本生命周期的算法, 设备成本包括购置费用、安装费用、培训费用和维护费用, 设备的购置和维护费用将对覆盖度和其他数据质量指标造成影响。对数据采集设备成本生命周期本质的深入分析将有助于制定交通数据采集工作和投资的规划, 这将促使各交通部门关注数据采集设备的成本生命周期, 并且进一步关注各类更先进的数据采集技术, 开发质量度量指标与设备安装和维护之间的关系函数。

4) 建立数据采集设备的信息数据仓库

建议开展数据采集设备信息的数据仓库的建立工作, 验证将要投放市场的新设备的功能, 并且引导针对新设备的独立的精确度检测。基于所建立的数据采集设备信息的数据仓库, 有利于明确各类数据采集设备和数据质量间的关系, 对各类数据采集的创新技术进行验证, 并且能够针对不同的交通应用中的数据质量问题处理提供辅助决策。这将有助于交通部门根据其应用类型、预算和环境条件来选择适当的检测器配置。

5) 开发数据采集设备的安装与维护指南

建议开展数据采集设备的安装与维护指南的开发工作, 其中包括:针对各类数据采集设备安装与维护方法进行横纵向的研究分析;确定数据采集设备的精确度以及其它校准指标的标准测试方法;制定数据采集设备安装地点的选择策略;提供设备安装时所必须提供的质量控制方法指导;制定设备维护的策略和注意事项。

2.3 政策层面

政策层面的数据质量控制的定性解决对策和措施包括:制定计算交通数据质量指标的度量标准、质量控制实施试点的开展、推行创新性的合同方法、制定有关数据采集标准等。

1) 交通数据质量的度量标准制定

建议开发计算交通数据质量指标的指导原则和标准, 其中包括针对各类不同的应用和集成水平的数据质量指标的计算方法。除此之外, 指导原则还应该包括应用数据质量控制方法的案例研究;数据质量指标要求;提供记录数据质量的元数据的规范和流程;估计计算质量指标所需费用。

2) 质量控制实施试点的开展

建议选择试点单位开展质量控制的策略实施工作, 目的在于总结各交通管理部门的提高数据质量方面的工作和成就, 并且对数据质量提高后得到的投资回报予以评价。

3) 创新性的合同方法

建议推行创新性的合同方法用于交通数据的采集, 合同中规定了双方的责任和权利, 交通部门将部分责任分担给运营商, 比如设备的维护、数据的采集, 交通部门按照一定标准对承担方的工作定期进行检查和验收。

4) 相关的数据采集标准的制定

建议制定相关的数据采集标准, 例如数据的存储格式标准, 这将是保证交通数据质量的一个重要手段。标准化进程能够增强所采集数据的质量和精度, 减少不同机构和部门间进行数据交换的工作量, 并且提高设备的可靠性。虽然, 在标准化初期可能会带来设备初始费用的小幅增加, 但长远来看, 对数据采集领域的技术进行标准化将是大势所趋。

3 结论

鉴于目前针对道路交通流数据质量控制的研究大多集中在技术层面上的定量建模分析层次, 本文提出在交通流数据的采集和管理的过程中, 通过定性手段来预先保障交通流数据的质量, 研究交通流数据质量控制工作的实施策略, 为现场交通流数据采集的质量控制工作的实施提供指导和决策支持, 从而期望在数据采集端预先解决数据质量问题。

在研究交通流数据质量控制工作的实施策略层面上有不少文章可做, 本文提出了质量控制定性对策应关注的若干方面, 由于定性对策关乎从源头上解决数据质量的问题, 因此其意义重大, 建议制定相关的数据采集的标准和共享制度, 并且选择若干交通管理中心作为示范点, 对所提出的数据质量控制对策进行尝试。

参考文献

[1]姜桂艳, 冮龙晖，张晓东，王江锋.动态交通数据故障识别与修复方法[J].交通运输工程学报, 2004 (1) .

交通影响预评估 篇5

一、数字档案信息安全存在的问题

(一) 管理制度尚未形成体系。先进的安全技术手段是保障数字档案信息安全的关键, 它是数字档案信息安全保障体系建设能够获得成功的重要支撑, 对数字档案信息服务、编研工作及档案信息化建设效益的发挥起着重要的作用。但是, 随着现代社会网络应用技术的迅猛发展, 数字档案信息对网络技术的过分依赖使得数字档案信息的安全保障问题日益凸显, 安全保障技术更新过快, 管理体制跟不上技术更新的步伐, 我国数字档案信息安全管理的水平相对落后, 管理制度尚未形成体系。档案部门虽然大多都制定了档案信息安全管理制度, 但是大部分只是为了应付上级检查而定, 互相抄袭的情况偏多, 没有根据具体的实际情况而定, 也没有结合本单位、本部门、本应用系统制定, 致使管理体制执行起来比较困难, 最终导致技术更新过快, 制度与管理工作脱节, 管理制定无法形成完整的体系。

(二) 风险预判能力相对薄弱。保障数字档案信息安全不仅是档案工作永恒的主题, 而且也是国家信息安全工作的一项重要内容。档案部门在学习、宣传、贯彻国家关于数字档案信息安全管理规定方面的力度相对较弱, 且目前我国档案部门普遍面临的现实问题是档案管理专业人员对于数字档案可能面临的安全风险缺乏准确的预判能力, 无法树立科学正确的数字档案信息安全观念, 不能坚持以预防为主的数字档案安全保护原则, 对数字档案安全保护能力相对薄弱, 突发紧急情况的应变能力较差, 各种威胁因素可能直接或间接导致数字档案信息的不真实、不完整或者不可用, 造成参考价值失去意义, 无法将数字档案信息安全纳入到档案信息安全整体保障体系之中。

(三) 信息安全存储格式不一。数字档案信息安全是构成整个数字档案信息安全保障体系的重要方面。目前, 大多数的数字档案信息系统除了日常进行杀毒软件的升级和数据备份以及简单的信息系统安全维护以外, 基本没有其他的保护措施。这主要表现在存储方面和读取方面, 我国的现行存储技术还不能完全解决数字档案信息的长期保存问题, 且现有的常用数字档案存储介质的使用年限与传统的介质也相差甚远, 受温度、湿度、磁场等因素的影响也比较大。这不仅增加了数字档案信息的安全风险, 而且造成了安全保护不能够长久的持续在数字档案信息安全保护的整个生命周期中。而风险评估正是将安全保护一直贯穿于整个数字档案信息系统的整个生命周期内的一项有效措施, 使数字档案信息安全保护具有持久性。

二、健全数字档案信息安全保障风险评估的基本途径

(一) 健全安全管理保障体系。信息安全风险评估是一种重要的安全保障手段, 可以解决我国数字档案信息安全管理的安全定位不准、安全规定不够全面、规范, 安全制度的执行不严格, 缺乏统一的规则、安全管理体系不够健全等问题。并且可以促使我们运用多种技术和管理手段, 不断地进行创新, 建立起完善的数字档案信息系统安全保障体系, 来保障数字档案信息化建设的顺利进行。就目前我国数字档案信息安全管理现状分析, 加入安全风险评估也可以健全数字档案信息管理制度, 尤其是在数字档案信息系统的初始设计阶段就应将安全风险评估纳入其中, 通过自我评估、认证评估和监督评估等方式, 来达到防患于未然的目的。

(二) 科学预判潜在安全风险。在数字档案信息保存中存在许多不确定因素, 这些不确定的因素可能会转化成潜在的安全风险, 其中包括技术风险、突发事件风险、信息保存中的管理风险以及保存中的其他安全风险。加入安全风险评估可以从更深层次的角度来分析产生这些问题的原因, 提高风险判断和预防的能力, 也能及时发现现行的数字档案信息安全管理中存在的潜在问题和风险, 改变以往事后补漏的管理形式。并且通过各种风险评估手段和方法以及工具来分析和查找威胁数字档案信息管理中的安全问题, 是对一般性数字档案信息管理的有益补充, 是解决如何确切掌握数字档案本身以及赖以生存的档案信息管理系统、网络系统的安全程度问题的有效方法, 并提出相应的数字档案信息安全保障的管理措施。

(三) 确保信息存储长期有效。信息安全风险评估是建立数字档案信息安全保障机制中的一种切实可行的科学手段和方法, 通过风险评估, 可以使信息安全风险控制在可接受的范围内, 从而使数字档案系统达到稳定运行的目的, 且为保障数字档案信息系统的安全建设提供了技术支持和参考。信息安全风险评估可以改善我国数字档案信息安全保障体系建设尚未成熟的现状, 促使各地档案馆对数字档案的了解更加全面透彻。且随着网络技术的不断发展、数字档案信息系统软硬件设施的升级调整、信息系统数据量的增大、网络环境的变化和数字档案信息安全要求的调整等都会影响数字档案信息的安全状况, 造成了数字档案安全保护不能长久持续, 这就需要信息安全风险评估来保障数字档案信息的安全管理长期有效。

参考文献

[1] .蒋贺.数字档案信息保存中的风险评估研究[C].2010年全国档案工作者年会论文集, 2010

[2] .项文新.档案信息安全保障状况需进行风险评估[J].中国档案, 2007.12

交通影响预评估 篇6

关键词：7055-T7751铝合金板,裂纹柔度法,残余应力

0 引言

7055 铝合金作为目前合金化程度最高、强度也最高的铝合金,由于其抗拉和抗压强度高、耐腐蚀性能好而大量应用于飞机上翼面等航空整体结构件上[1]。然而在其热轧和固溶化淬火等工序中,不可避免地会产生残余应力。由于航空整体结构件主要采用大尺寸的薄壁整体结构制造技术进行加工,毛坯内部残余应力的释放和重分布会导致较大的加工变形。因此,只有首先测量材料的内部残余应力,才能分析和预测由残余应力引起的加工变形。

铝合金板的预拉伸工艺可以消除90% 左右的残余应力,典型铝合金预拉伸板的内部残余应力约在±20 MPa内[2,3]。常规方法测量残余应力,如剥层法、逐层钻孔法,均是通过测量应力释放产生的应变计算的[4]。剥层法的灵敏度较低,而且与试样的厚度有关[5],逐层钻孔法的灵敏度稍高,但其误差较大[6],这些缺点都使其在工程领域应用存在局限性。裂纹柔度法由于其较高的灵敏性和精确度、测量全厚度残余应力等优点,使之成为一种较理想的预拉伸板内部残余应力测量方法[7]。文中运用裂纹柔度法,对测试试样进行有限元建模,求出裂纹柔度函数,通过选择最佳插值函数阶数,测量出25 mm厚7055-T7751铝合金预拉伸板的内部残余应力分布

1 试验方案

1. 1 试样准备

测试试样由国内某航空制造企业提供的美国ALCOA公司生产的预拉伸铝合金板7055-T7751,其力学性能见表1。T7751 表示材料的处理工艺: 固溶处理后进行水淬,具体人工时效制度未公开。试样从11 380 mm×1 750 mm×25 mm板材中切割尺寸为500 mm×200 mm×25 mm的矩形试样3 块,分别用于测量铝合金板轧制方向和横向的沿板厚的毛坯内部残余应力。

1. 2 线切割试验

试验选用电火花线切割的方法引入裂纹,设备使用杭州华方数控机床有限公司生产的HF400D电火花线切割机床,选择直径0. 18 mm的钼丝作为电极丝,切割后的裂缝宽度约为0. 20 mm。应变片选择NF120-6AA箔式酚醛-缩醛类电阻应变片,敏感栅的尺寸为6. 0 mm×3. 0 mm,选择YC-10 型静态应变测量仪测量应变,系统精度为10-6。如图1 所示,分别测量铝合金板正面( 线切割开始处) 和背面的应变,正面粘贴2 片应变片,距切割裂缝5 mm,背面粘贴3 片应变片,在切割裂缝中间。为实现对温度的补偿,桥路采用半桥接线法进行连接。为防止工作液对连接线路及应变片的破坏,保证应变测量正常进行,在应变片表面涂上一层704 硅橡胶防护。第1 次切割测量铝合金板的轧制方向残余应力 σx,第2 次切割使用剩余一半材料测量横向残余应力 σy。沿板厚方向每次切割深度增加0. 625 mm,切割35 次共计切割深度21. 875 mm,为尽量减小电火花和冷却液对应变测量影响,关闭电极丝、冷却液后待应变稳定在一定范围内记录应变示数,并分别对正面和背面的应变求平均值,应变值如图2 所示。

2 裂纹柔度法测量原理与柔度函数计算

2. 1 裂纹柔度法测量原理

由于铝合金预拉伸板长度和宽度比厚度大得多,热轧成型、淬火、拉伸和时效过程等条件均对称于板中面,故可假设试件的残余应力在平行于中性面的任一面内均匀分布,仅随板厚( z向) 存在较大梯度[8]。

如图3 所示,在试样表面引入随深度逐渐增加的裂纹,记录不同深度下指定点处的应变,可以实现对内部残余应力的测量[3]。残余应力 σx,y( z) 可表示为与裂纹深度z有关的函数,并可以表示为连续函数,而连续函数可用多项式拟合,则残余应力可表示为:

式中: Ai是待定系数; Pi( z) 是插值函数,可以为勒让德多项式、拉格朗日多项式、幂级数等; n为插值函数的阶数。在本试验中选用2 ~ 14 阶勒让德多项式作为插值函数,可以保证式( 1) 残余应力函数 σx,y( z) 对板中面的力和力矩平衡条件。

为计算待定系数Ai,首先要计算图4 中所示随裂纹深度aj变化的指定点处应变片的应变Cij,即柔度函数。设应力为-Pi( z) 单独作用在深为aj的裂纹面上,根据Bueckner叠加原理,测量点的应变也可表示为一个级数展开:

根据柔度函数计算测量点的应变值,并将其与实验应变值进行最小二乘法拟合,则有:

式中: m为试件厚度范围内应变测量次数,理论上测量次数m等于n便可求出n个系数Ai,为减小计算误差,实际测量中m≥n。通过对上述n个方程求解,可计算出待确定系数Ai,即:

2. 2 柔度函数计算

文中采用Abaqus 6. 11 有限元软件进行分析计算裂纹柔度函数,具体步骤如下:

1) 如图4 所示,根据试样的对称性,以线切割的裂缝作为对称轴,对半个试样进行建模及网格化。基于模型的二维平面应变( pl-ε) 假设,网格类型选择为八节点平面应变单元CPE8R,弹性模量E = 70. 6 GPa,泊松比u = 0.33。工件左边网格为待去除裂缝单元,单元间距为裂缝宽度的一半,值为0. 1 mm; 沿厚度方向将工件均匀分成80个网格,顶部和底部应变片测量范围内网格间距为1 mm,其余网格按照单精度偏移布种,偏心率为10。约束对称平面( x=0) 上所有节点的x向位移自由度,约束节点A( x= 0,y = 0) 的y向位移自由度。

2) 使用Intel Fortran Compiler XE编写Abaqus用户子程序DLOAD,将2 ~ 14 阶勒让德多项式Pi( z) 作为初始应力沿板厚分步施加到模型裂纹边界上。

3) 通过逐步去除裂缝单元及边界条件模拟线切割裂纹的扩展,输出应变片所在节点A、B、C、D的位移,其应变根据式( 5) 计算,分别得到2 ~ 14 阶勒让德多项式相应的柔度函数Cij,图5 为2 ~ 8 阶裂纹柔度函数。

式中: Lgauge为应变片的敏感栅长度,Lgauge= 6 mm。

3 试验结果与讨论

根据实验测得的应变数据利用式(4)计算不同阶数插值函数的多项式系数Ai,并将Ai代入式(1)计算相应的残余应力分布。通过计算不同阶数插值函数的应力总不确定度,确定12阶勒让德多项式为最佳收敛阶,轧制方向和宽度方向的总应力不确定度分别为2.248 MPa、0.632 MPa。图6为12阶勒让德多项式下轧制方向和宽度方向的每一层深aj的应力不确定度,图7为25 mm厚7055-T7751铝合金预拉伸板内部残余应力沿板厚方向分布情况。从图7中可以看出,7055-T7751铝合金预拉伸板在厚度方向,其残余应力总体上近似呈“W型曲线”分布,板中间为残余拉应力,板外层则为残余压应力,最大残余拉应力不在板中面,最大残余压应力不在板表面,这也符合铝合金板材淬火后的残余应力分布规律。

7055-T7751、7050-T7451[9]及7075-T7351[2]在轧制方向和横向的残余应力如表2所示,可见7055-T7751的内部残余应力大很多。

4 结语

1) 采用裂纹柔度法测量25 mm厚7055 -T7751 铝合金预拉伸板的毛坯内部残余应力,其残余应力总体上近似呈“W型曲线”分布,轧制方向最大残余拉应力为31. 3 MPa,最大残余压应力为-23. 7 MPa。

2) 相比较于其他典型7 × × × 系列铝合金预拉伸板,7055 作为目前合金化程度最高、强度也最高的铝合金,在提高了拉伸和压缩强度等性能的同时,其内部残余应力也相应提高,从而导致7055 铝合金航空结构件加工变形较大。

参考文献

[1]戴圣龙,张坤,杨守杰,等.先进航空铝合金材料与应用[M].北京:国防工业出版社,2012.

[2]张旦闻,刘宏昭,刘平.裂纹柔度法在7075铝合金板残余应力检测中的应用[J].材料热处理学报,2006,27(2):127-131.

[3]Michael B.Prime,Michael R.Hill.Residual Stress,Stress Relief,and Inhomogeneity in Aluminum Plate[J].Scripta Materialia,2002,46(1):77-82.

[4]Michael B.Prime.Residual stress measurement by successive extension of a slot:The crack compliance method[J].Applied Mechanics Reviews,1999,52(2):75-96.

[5]王树宏,左敦稳,润长生,等.LY12、В95п.ч和7050铝合金预拉伸厚板内部残余应力分布特征评估与分析[J].材料工程,2004,(10):32-35.

[6]W.Cheng,I.Finnie,O.Vardar.Measurement of Residual Stresses Near the Surface Using the Crack Compliance Method[J].J Eng Mater Tech,1991,113(2):199-204.

[7]王秋成,柯映林.章巧芳.7075铝合金板材残余应力深度梯度的评估[J].航空学报,2003,24(4):336-338.

[8]董辉跃,柯映林.7075铝合金厚板预拉伸模拟分析及其在淬火残余应力消除中的应用[J].中国有色金属学报,2004,14(4):639-645.