当干道上出现饱和交叉口时，需对饱和交叉口驶入方向进行截流调控以免路段排队溢流，对驶出方向进行绿波疏导以便车流迅速驶离。针对饱和交叉口不同方向的协调控制需求，本文给出了一种干道双向红绿波协调设计数解算法。首先，利用时距分析图推导了交叉口之间理想间距的计算通式，给出了交叉口协调相位时间中心偏移率的计算方法；然后，针对不同公共信号周期取值，分别计算各个交叉口在不同信号相位设置方式下的协调相位时间中心偏移率，将绝对值最小的中心偏移率所对应的相位设置方式作为各交叉口的优选相位；接着，比较不同公共信号周期取值下优选相位所对应的最大中心偏移率之差，对应最大中心偏移率之差最小的公共信号周期取值即为最佳公共信号周期；最后，结合红绿波设计特点给出了微调相位差的优化方法，使得交叉口绿波带方向的中心偏移率最小，从而确保干道双向获得较大的红绿波带宽。案例分析表明，本文算法设计得到的双向红绿波协调控制方案相比于双向绿波协调控制方案，在保证驶入饱和交叉口方向存在最大红波带的同时，可以使得驶离饱和交叉口方向的绿波带宽明显增加。VISSIM仿真实验发现，本文方法设计得到的方案既能够缩短饱和交叉口的最大排队长度23.1%、平均排队长度33.8%，推迟饱和交叉口车辆排队溢出至上游交叉口的时间，也能够使饱和交叉口驶出车辆在下游路段的行程时间与停车次数分别减少17.5%与76.3%，实现了对于饱和交叉口的溢流防控与绿波疏导。

为了缓解停车矛盾，更加均衡地利用停车资源，实现对停车需求的动态响应，以多个相邻的路外停车场为研究对象，构建了多车场共享车位动态预约与分配的整数规划模型。模型以充分利用停车资源与节约用户停车成本为目标，采用线性加权将目标进行组合，根据实时的停车请求数量，自适应选取动态权重系数。通过对未到达的停车请求进行调整，迭代优化分配结果。引入动态定价机制均衡各车场的车位利用情况。采用车位利用率、停车请求接受率、平均步行距离和停车域均衡度4个指标对模型进行评价。设置仿真实验对模型进行验证。结果表明，相较于传统的不调整模型，提出的模型通过对未到达的停车请求进行迭代优化可使得利用率和接受率平均分别提升10.70%和20.08%，利用率的提升程度随着停车请求数量呈现先增大后减小的趋势，用户平均步行距离增大10 m左右，但仍满足用户出行需求。嵌入动态权重后的模型相较于静态权重模型利用率与接受率平均分别提升2.2%和10.88%，且动态权重模型能更好的适应停车需求的动态变化，使停车资源在高峰时段得到充分利用。相较于静态定价模型，引入动态定价机制使得车辆均匀的分配至各停车场，停车域均衡度平均降低0.074，实现停车资源的均衡利用。模型可为共享停车平台的停车分配与管理决策提供理论参考，缓解城市停车难问题。

在“双碳”政策背景下，维护生态平衡，减少碳排放势在必行。现如今，准确测算大范围路网车辆碳排放指标十分关键。为此，本研究提出了一种基于多源数据融合的高速公路网车辆碳排放测算方法。首先提出面向碳排放统计的基础数据清洗方法，对后续碳排放测算所需基础数据进行清洗。其次建立高速公路碳排放测算模型，进而设计相关的计算流程。最后以广东省高速公路网为例，测算了2020年9月至2021年6月的车辆碳排放量，并与中国碳核算数据库进行对比、验证所提出方法的科学性与可靠性。研究表明：虽然微型小型客车车均碳排放量较小，但总碳排放量在各车型中占比最大，达到52.1%；汽油车碳排放总量占比达到了49.8%，高于柴油车的45.4%和其它类型能源车的4.8%，大力推广新能源汽车能有效地降低高速公路碳排放量；此外，研究发现“新冠疫情”下不同车辆的出行规律存在明显的差异，但对交通运输经济的整体影响有限。

准确识别交通事故风险和及时掌握交通事故风险的变化对于交通事故的主动防控和减少交通事故的发生具有重要意义。现有的交通事故风险识别研究大多基于交通流、交通冲突等实时、动态参数，同时受以往数据采集技术的制约，风险驾驶行为在交通事故风险识别研究中的应用受到限制。为了更加准确的识别道路交通事故风险，本研究引入风险驾驶行为和交通流等大数据，提取急加速、急减速、急转弯、急并道以及交通流量、平均速度、拥堵指数等变量，结合事故数据构建交通事故风险识别模型。基于逻辑回归算法计算交通事故发生概率，对交通事故识别模型进行评价，一方面量化风险驾驶行为在交通事故风险识别中的贡献，另一方面分析事故发生前后，交通事故发生概率的变化趋势。研究结果表明，同时考虑交通运行状态和风险驾驶行为的交通事故风险识别模型的敏感度和AUC值分别提高5.00%和0.03，误报率和漏报率分别降低1.78%和5.00%，模型的拟合效果更好。此外，在交通事故发生前后，交通事故风险概率呈现明显上升趋势，是交通事故防控的重点时段，应在相应的路段及时采取防控措施降低交通事故风险的概率，避免发生交通事故。本研究可为交通事故的预防预警以及主动防控提供直观的依据。

随着居民的出行需求增加，对公交的运营效率与服务质量有了更高的要求。但公交运营企业通常采用单线调度方式，易出现断面客流与运力投入不匹配，公交运营服务水平与资源利用效率不高的情况，亟需一种更加高效的调度优化方法。组合调度模式中多线路共用人车资源，有助于整合现有公交资源，提高运力供需匹配程度和公交运营效率。本文提出了基于客流特征的跨线调度线路组的识别规则和跨线车辆数的确定方法，以乘客出行成本和公交运营成本之和最小为优化目标，构建了加入跨线车辆的公交跨线组合调度优化模型，以发车类型和发车间隔进行编码，设计了改进遗传算法进行求解。研究选取北京市668路和122路的跨线组合为案例验证优化模型，引入乘客平均候车时间、线路满载率、运能匹配度、客流强度等指标，评估公交跨线组合调度优化的有效性。结果表明在公交跨线联合调度条件下，被支援公交线路的乘客平均候车时间缩短了11.8%，线路满载率减少了9.8%，运能匹配度和客流强度分别增加7.7%和8.7%，乘客出行成本与公交运营成本分别下降了15%和6%。

为了探究高速公路路侧环境对驾驶员注意力的影响，优化路侧景观和交通标志设置，提高行车安全性，通过量化分析驾驶员的注意力分布确定了路侧环境风险等级区间。根据路侧环境实际状态选择四类典型路段场景，开展实地驾驶试验采集驾驶员的眼动参数、心率等数据，并分析对应路段上驾驶员眼动规律，包括注视行为、扫视行为和眨眼行为，在此基础上确定表征驾驶员的注意力的显著眼动指标为注视参数。根据驾驶员注视点对应的实际景物并结合注视落点在视野平面中的位置，划分驾驶员的视野区域为路侧环境区（S区）、前方道路区（W区）和车身仪表区（C区），构建驾驶员注意力分布模型，确定以路侧环境注意力占比值量化表达路侧环境，建立其与驾驶员心率增长率之间的关系模型并划分风险等级区间。结果显示：路侧环境的复杂程度对驾驶员的眼动行为有明显影响，相对于扫视和眨眼，驾驶员的注视参数可显著表征驾驶员的注意力状态，行车过程中驾驶员的关注点在视野平面内移动，路侧环境注意力占比值为S区的累计注视时间和S区与W区注视总时间的比值，其安全区间为［9.93%，62.10%］，风险区间为［6.44%，9.93%）和（62.10%，76.93%］，危险区间为［0，6.44%）和（76.93%，100%］。研究结果可以为路侧景观和标志设计的安全性评价和改善决策提供参考依据。

隧道壁面瞬变压力是影响高铁隧道衬砌结构安全性的重要因素之一。为加深对高速铁路隧道壁面瞬变压力与压力梯度特征的理解，基于RNG k-ε两方程湍流模型与滑移网格技术，数值模拟了缩尺1：1的8节编组高速列车经过双线隧道诱发的气动特性。通过现场实测结果对数值方法准确性进行验证，在隧道壁面瞬变压力时空特征分析的基础上，进一步研究了列车速度、车隧阻塞比、列车数量以及双车等速交会对隧道纵轴中断面瞬变压力及压力梯度的影响。结果表明，隧道横断面内瞬变压力时程曲线基本重叠，断面内压力分布均匀、差异性低；3个典型压力峰值（最大正峰值、负峰值与峰峰值）与列车速度平方或车隧阻塞比平方分别成线性关系，初始压力梯度正峰值与列车速度3次方成线性关系，压力梯度正负峰值与车隧阻塞比的幂次方（2.51～3.14）成线性关系；3个典型压力峰值与列车数量之间满足指数函数关系，8车对应的压力梯度最大正峰值是其它列车数量（4车～7车）的1.25倍；双车等速交会的最大正负压力峰值分别是单车经过的2.22倍与1.15倍，最大压力梯度正负峰值分别是单车经过的1.87倍与2.03倍。相关研究成果对我国高速列车在隧道内的安全营运具有重要的参考价值。

局部气垫双体船是一种以细长型双体船为基础并辅以部分气垫支撑的新型高性能船舶，其底部扁平宽大，气垫排水体积占到全船的30%左右。由于气垫的存在，该船在波浪中航行时会产生诸多非线性特性，这对船体的运动性能有着重要影响。三维势流理论由于可以考虑流场的三维效应，且在船舶水动力学领域得到了广泛应用，因此可以有效应用于船舶强非线性运动特性的研究，这也正好与气垫船的非线性力学研究相吻合。本文的研究是建立在垫升系统的刚性气封形式基础上，并计及气垫的非线性特性，因此，为了验证局部气垫双体船刚性气封形式下的数值计算方法，研究其在波浪中的运动特性，本文采用自由液面法，分别采用重叠网格和滑移网格来分析其在静水中的计算误差，进而基于最佳网格形式对其在规则波中的航行性能进行了数值模拟，并与试验值进行对比，研究了船体总阻力的计算精度和不同波长下的运动参数特性。结果表明：重叠网格相对于滑移网格有着更高的静水阻力计算精度，在v=5.0 m/s最高达到5.2%；数值计算中船体总阻力的幅值和均值都大于试验值，且在波长为7.0 m处误差最大；从对各个运动参数的研究看出，各运动参数的历时曲线和试验值相比没有明显的差异性，而幅值响应的计算值普遍小于试验值，但在λ/L为2.33时计算值明显大于试验值。

忆惯容器与电学中的忆容器对应，是一种具有记忆特性和自适应性的非线性被动元件。目前，非线性的阻尼与弹簧元件已有广泛研究，而非线性的忆惯容器及其在悬架上的应用却鲜有报道，忆惯容器悬架的结构与参数设计仍是一个难题。为此，本研究根据能量方法证明了忆惯容器的等效惯质定理，基于该定理提出一种忆惯容器非线性悬架的网络综合设计方法，包括结构综合与参数综合。结构综合将悬架网络看作一个鲁棒控制器，通过求解控制器的方法获得忆惯容器悬架结构。参数综合运用多目标参数优化方法确定悬架的系统参数，并根据实际工程情况计算得到悬架的装配参数。在此基础上设计了一阶及高阶忆惯容器悬架网络系统，并给出了1/4车辆模型的动力学方程。对悬架模型进行仿真分析，在正弦激励输入下的传递特性表明，各阶忆惯容器悬架都具有良好的载荷适应性。随机路面输入下的响应特性显示，与对应的线性悬架相比，采用网络综合方法设计的各阶忆惯容器非线性悬架的车身加速度出现了明显的降低，轮胎动载荷得到了改善，表现出了更好的行驶平顺性和操纵稳定性，表明悬架网络综合设计方法是可行的。

微粒子喷丸作为高性能齿轮制造的关键技术之一，准确地分析其对齿轮法向接触刚度的影响规律是研究齿轮动力学及齿轮精密制造的重要课题之一。本文通过对微粒子喷丸齿轮表面微观形貌表征，对比分析微粒子喷丸前后齿面微观形貌变化情况，结合分形理论，考虑单个微凸体弹性-弹塑性-塑性变形及微凸体间相互作用关系，建立微粒子喷丸齿轮法向接触刚度分析模型。仿真分析法向接触刚度随法向载荷、分形维数D、分形粗糙幅值G及材料特性参数的变化规律；利用功率谱密度函数法提取微粒子喷丸齿轮表面分形参数，分析微粒子喷丸对齿轮法向接触刚度的影响。结果表明：微粒子喷丸使得齿面形成随机分布的微米级甚至纳米级凹坑，降低齿面表面粗糙度，但齿面表面粗糙度随微粒子喷丸强度的增加而增加；法向接触刚度随法向载荷、材料屈服强度、齿面分形维数D的增大而增大，随齿面分形粗糙幅值G的增大而减小。微粒子喷丸通过改变齿轮表面微观形貌，进而改变分形维数D和分形粗糙幅值G，使得齿轮法向接触刚度发生变化，与未喷丸齿轮相比，微粒子喷丸能够提高齿轮法向接触刚度，且随着微粒子喷丸强度的增加，齿轮法向接触刚度降低。研究结果为齿轮动力学研究及高性能齿轮制造提供理论基础。

为了消除轮齿刚度激励，提出零承载传动误差幅值（ALTE）齿轮主动修形设计方法。该方法通过预设修形齿面，结合齿面接触分析、承载接触分析（LTCA）获得轮齿啮合位置最大承载变形；以啮合周期承载变形量与该最大值相等为已知条件，构造新LTCA方程，反求啮合位置的补偿齿间间隙（附加修形量）。该间隙大小需要根据齿面啮合位置进行约束，特点是沿轮齿瞬时接触线的补偿量相等，其叠加于原预设修形齿面即为零ALTE齿轮副的修形齿面。该方法将齿面几何分析与力学分析融为一体，准确快速获得任意修形齿轮零ALTE齿面。结果表明：补偿量的大小、形状与齿面补偿位置、预设修形量、载荷有关系。当补偿位置的预设修形量差异较小时，则补偿量变化与预设修形齿面的ALTE变化规律基本相反即承载变形越大，补偿间隙越小，因为实际补偿的是承载变形差异，整体补偿量也较小。当补偿位置的预设修形量差异较大时，则整体补偿量也较大，原因是不仅要补偿承载变形差异，还要补偿啮合位置预设修形量之间的差异。基于齿间间隙的补偿量不改变齿面接触印痕，预设拓扑修形齿面进行零ALTE的补偿修形可在更宽载荷范围降低ALTE。合理的补偿位置及预设修形量可使补偿量很好地融合于预设修形齿面，即获得可加工的零ALTE齿面，为高性能齿轮齿面减振设计、分析提供理论参考。

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题，提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型，研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为，揭示了复合旋压的成形机理，结合复合旋压成形试验，验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形，并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况，多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段；在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升；在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域，其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩，而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段，贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段，坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力，而内侧区域受到三向拉应力的作用，坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量，旋压拉深旋压用旋轮与流动旋压用旋轮之间的轴向错距量应取值大于5.3 mm。

拖动示教技术操作简便且效率高，更符合现代化的柔性生产，而实现工业机器人的拖动示教需要准确地测量外力与控制由外力所引起的关节运动。为了实现免力矩传感器测量操作者施加的外力，设计一种基于扰动卡尔曼滤波的外力观测器。该观测器通过将关节外力矩作为扰动项，并引入广义动量，建立机器人系统的状态空间方程，进而采用卡尔曼滤波算法得到关节外力矩的最优观测值。其中，为了提高外力的估计精度，提出以刚体动力学模型和深度神经网络相结合的方式建立机器人的动力学模型，该方法不仅避免了关节摩擦力矩的复杂建模过程，而且将模型中未建模的因素通过深度神经网络进行补偿。为了实现机器人在拖动示教过程中的牵引控制，将机器人的关节运动与外力矩之间的动态响应关系等效为一个质量阻尼系统，并提出一种自适应阻尼的导纳控制方法，将观测到的外力矩转换成示教运动的期望关节转角，并根据外力矩的变化趋势自适应地调整系统阻尼参数，以改善机器人的示教效果。实验表明，所建立的动力学模型在预测力矩上具有更低的均方根误差，可减小不少于20%的误差；采用所提出的控制方案在六自由度的工业机器人上实现了免力矩传感器的拖动示教，自适应阻尼调整方法能减少约19%的关节启动力矩，更有利于机器人示教运动的启停。

针对混杂物体散乱堆叠下的机器人抓取场景，使用固定视角相机的视觉抓取存在成功率低的问题，提出一种基于深度强化学习框架的眼-手随动相机视角选择策略，令机器人能够自主地学习如何选择合适的末端相机位姿，以提高机器人视觉抓取的准确率和速度。首先，面向机器人主动视觉抓取任务建立马尔科夫决策过程模型，将视角选择问题转化为对视角价值函数的求解问题。使用编码解码器结构的反卷积网络近似视角动作价值函数，并基于深度Q网络框架进行强化学习训练。然后，针对训练过程中存在的稀疏奖励问题，提出一种新的视角经验增强算法，分别对抓取成功和抓取失败的过程设计不同的增强方式，将奖励区域从单一点拓展到圆形区域，提高了视角动作价值函数近似网络的收敛速度。先期实验部署在仿真平台中，通过搭建机器人模型及仿真抓取环境实施离线强化学习训练。过程中，使用提出的视角经验增强算法可以有效提高样本利用率，加快训练的收敛速度。基于所提出的视角经验增强算法，视角动作价值函数近似网络在2 h以内可达到收敛。为验证所提视角选择策略的实际应用效果，将视角经验增强算法实施在真实场景下的机器人主动视觉抓取实验中。实验结果表明，采用该策略进行的视角优化有效提高了机器人的抓取准确率和抓取速度。相较其他方法，所提出的视角选择策略在实际机器人抓取中只需进行一次视角选择即可获得抓取成功率高的区域，进一步提高了最佳视角选择的处理效率。相对于单视角方法，混杂场景的抓取成功率提升22.8%，每小时平均抓取个数达到294个，具备了进入工业应用的可行性。

混合动力汽车能量管理策略（EMS）优化问题是一类需要综合优化混合动力汽车多个性能指标的多目标多阶段决策问题，而传统的多目标优化算法在求解EMS这类问题时面临求解效率低、收敛性难以保证等挑战。本文结合非支配排序算法的思想，将传统的动态规划法（DP）拓展到多目标优化领域，提出了非支配排序动态规划法（NSDP）。该算法首先将行驶工况划分为多个阶段，在每个阶段中求取混合动力汽车在不同控制策略产生的累积目标值向量，并通过非支配排序算法获得当前的非支配解集以及对应的控制策略，然后利用各个阶段的非支配解集依次逆向迭代，直至获取整个行驶工况的非支配解集前沿以及对应的能量管理控制策略。在仿真实验中，分别应用加权动态规划法（WDP）和非支配排序动态规划法求解功率分流式混合动力汽车和串并联式混合动力汽车在匀加速工况的多目标能量管理策略优化问题，结果表明NSDP能够有效完成求解并保证收敛性，且求解结果在解集均匀性和求解效率方面具有显著的优势。进一步，运用NSDP求解在世界轻型车辆测试工况（WLTC）下串并联式混合动力汽车能量管理优化问题，所得非支配解集可用于分析汽车的工作特性，并能够为实际能量管理策略的制定提供可靠的参考。