车头时距分布模型及其在山区双车道公路的应用

车头时距是交通流理论中的一个重要概念,是交通流的重要特性之一．国内外对车头时距的分布进行了大量的实地观测,并在概率统计的基础上建立了车头时距的分布模型．本文对各种车头时距分布模型在交通流理论中的应用进行了详细的阐述,并讨论了各种模型的适用范围．然后,对山区双车道公路实测的车头时距数据进行了拟合,得出了在小交通流量(小于500veh／h)时车头时距符合移位负指数分布;阻车时产生的交通流量(大于600veh／h)时车头时距符合对数正态分布,该结果能为进一步研究山区双车道公路通行能力奠定基础．     

基于自动车牌识别数据的混合交通流饱和流率实时估计

为解决混合交通流饱和流率测算的实时性和时变性问题,实时获得混合交通流的饱和流率用以信号配时,本文提出基于自动车牌识别数据(Automatic License Plate Recognition,ALPR)的混合交通流饱和流率实时自动估计方法。首先,分信号周期提取车头时距数据,在当前车和后车车辆类型确定时车头时距满足同一正态分布的假设基础上,构建车头时距的高斯混合模型并应用 EM(Expectation Maximization) 算 法 求 解 ;其 次 ,基 于 赤 池 信 息 准 则 (Akaike Information Criterion,AIC)选取高斯混合模型的最优个数,拟合数据得到高斯混合模型参数;最后,根据车头时距的高斯混合模型推算出混合交通流饱和流率。以杭州城市道路3条路段的ALPR数据为例,分析基于 ALPR 数据获取车头时距的采样误差,对模型进行验证,并与传统的 HCM(Highway Capacity Manual)方法进行对比。结果表明：基于ALPR数据的车头时距采样误差满足精度要求; 与HCM的实测法相比,模型所得的混合饱和交通流率相对误差小,结果准确;该方法与传统的标准车流饱和流率折算法效果相近,并考虑混合交通流时变特性,能自动部署实时计算,鲁棒性良好,有实际应用意义。     

CACC 车头时距与混合交通流稳定性的解析关系

研究协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)车头时距对不同CACC比例下混合交通流稳定性的影响关系，进而为CACC车头时距设计提供参考. 应用优化速度模型(Optimal Velocity Model，OVM)作为手动车辆的跟驰模型，PATH真车实验标定的模型作为CACC车辆的跟驰模型. 基于传递函数理论，推导混合交通流稳定性判别条件，计算关于CACC比例与平衡态速度的混合交通流稳定域. 分析混合交通流在任意速度下稳定所需满足的临界CACC比例与CACC车头时距的解析关系，提出随CACC比例增加的可变 CACC车头时距设计策略，并通过数值仿真实验验证所提可变CACC车头时距策略的正确性. 研究结果表明：在所提可变CACC车头时距策略下，CACC车头时距随CACC比例增加而逐渐降低，避免取值较大影响混合交通流通行能力的提升；当CACC比例大于35%时，混合交通流在任意速度下稳定.研究结果可为大规模CACC真车实验的实施提供理论设计参考.     

CACC车头时距与混合交通流稳定性的解析关系

研究协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)车头时距对不同CACC比例下混合交通流稳定性的影响关系，进而为CACC车头时距设计提供参考. 应用优化速度模型(Optimal Velocity Model，OVM)作为手动车辆的跟驰模型，PATH真车实验标定的模型作为CACC车辆的跟驰模型. 基于传递函数理论，推导混合交通流稳定性判别条件，计算关于CACC比例与平衡态速度的混合交通流稳定域. 分析混合交通流在任意速度下稳定所需满足的临界CACC比例与CACC车头时距的解析关系，提出随CACC比例增加的可变 CACC车头时距设计策略，并通过数值仿真实验验证所提可变CACC车头时距策略的正确性. 研究结果表明：在所提可变CACC车头时距策略下，CACC车头时距随CACC比例增加而逐渐降低，避免取值较大影响混合交通流通行能力的提升；当CACC比例大于35%时，混合交通流在任意速度下稳定.研究结果可为大规模CACC真车实验的实施提供理论设计参考.     

微观交通仿真模型建模及应用

将爱尔朗车头时距分布模型和基于期望车头时距的跟驰模型引入微观交通仿真,在VC++环境下实现模型程序开发.在对典型路口实地交通调查基础上,进行仿真应用研究.同时,对变周期信号控制策略进行了初步研究,通过仿真分析表明,由于变周期信号配时模拟了实际交叉口的感应式信号控制,仿真结果更加优化.利用实时视景仿真软件Vega实现了交通流仿真的三维可视化,能够实时动态的显示仿真过程.     

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在对北京市城市快速路实测单车数据分析的基础上,本文发现对数正态分布函数可以成功地对不同速度条件下的车头时距概率密度分布情况进行拟合．运用最小二乘法对该函数进行参数估计,得到不同速度条件下的期望车头时距值以及车头时距的平均值和标准差．结合实测车头时距分布特性,经过修正,发现城市快速路上期望车头时距随速度的变化趋势与高速公路上的测量结果一致,但在定量上却要远高于高速公路上的期望车头时距．最后利用平均车头时距和单车速度绘制出流量—密度和流量—速度关系图,并具体讨论了出入口匝道对外侧车道交通流特性的影响,定量标定了谐动流和自由流相位在不同断面条件下的速度区间．     

基于一维元胞自动机模型的交通流混沌研究

应用交通流一维元胞自动机模型进行仿真试验,研究理论交通流的混沌现象.仿真中选取某一观测点记录车辆到达该点的车头时距,应用非线性分析软件TISEAN计算该车头时距序列的Lyapunov指数谱和Kolmogorov熵.试验结果证明交通流中存在混沌现象.从试验结果分析找出了产生交通流混沌现象的2个因素:车辆密度和车辆减速概率.当车流密度超过某一值时仿真出的交通流会产生混沌现象,而出现混沌的根本原因在于交通流的内在随机性,其中车辆不规则的加速、减速是这种内在随机性的主要因素.     

车头时距分布模型研究

车头时距分布及其计算机模拟实现对于交通流模拟系统的仿真能力具有决定性的意义。本文讨论了常见的车头时距分布模型，并给出了模型参数估计方法，在此基础上对不同模型的选择问题进行了探讨。     

车联网环境下CACC车辆通信概率分析模型

汽车协同式自适应巡航控制(CACC)系统成功应用的前提和关键,是要保证道路上的CACC车辆能与一定距离范围内的其他车辆进行互联通信.本文依据元胞自动机的基本思想,将道路离散成均匀一致的格子单元系统,并基于交通流理论和概率论,构建了车—车通信概率与CACC车辆市场占有率、交通流密度(或占有率)、速度、车头时距,以及DSRC有效作用距离之间的数学关系模型.通过大量的数值模拟实验和美国加州I880高速公路交通流数据对模型进行分析测试,表明该模型可分析不同交通流状态下道路上不同CACC车辆市场占有率,DSRC有效作用距离时的车—车通信概率.本文的研究成果对于未来促进CACC车辆的推广应用具有重要意义.     

环形交叉口上游车头时距分布特征研究

为研究环形交叉口上游车头时距分布特征,首先采集广州金江大道—兴业大道环形交叉口的4个进口上游连续4h车头时距数据,其次选用负指数分布,用以描述该道路条件下的车头时距统计分布特征,借助卡方检验对负指数分布做拟合优度检验,最后确定三组车头时距数据均服从负指数分布,研究结果可为城市道路环形交叉口的交通流特性及交通仿真研究提供参考。     

车头间距分布规律的研究

以我国混合车流作为高等级公路交通流的基本构成,分析了混合车流车型跟驶序列组合的概率;采用计算机模拟手段,得到了车头时距阈值与速度关系、不同跟车序列最小车头间距、车头间距与随机度关系和车头间距与流量关系;并通过随机度参数将微观和宏观参数整合为一体。     

基于头车疏解车距的混合交通信号交叉口通行能力研究

头车疏解车距(The First Discharge Headway)是绿灯开始后到第一辆机动车启动并通过停车线的时间.本文分析了混合交通信号交叉口不同车道交通流的车型比例和干扰比例,结果表明,左转车道的小型车比例和受到的干扰次数高于直行车道.随后利用Logistic模型、Compertz模型、Logsitic模型分别...     

信号控制平面交叉口非机动车交通安全分析

运用统计方法研究非机动车与机动车的交通冲突,分析了非机动车在信号控制道路平面交叉口的交通安全.研究表明,非机动车交通流率的增加将导致非机动车和机动车交通冲突的增加.对于机动车车头时距和非机动车及机动车的行驶速度而言,存在一个非机动车和机动车交通冲突的高发区域;而在该区域的左右两侧,交通冲突趋于减少.最后,针对非机动车交通安全的内在机理提出5项改善措施.     

车头间距与高速公路交通流混沌

为了分析交通流混沌的转化机理，探讨了车头间距与高速公路交通流混沌的关系．提出了一种快速判别交通流混沌的最大李雅普诺夫指数改进算法，并用此改进算法和功率谱法研究了高速公路实测交通流的混沌问题，绘制了实测交通流的功率谱曲线．通过分析功率谱曲线，可以明显地观察到交通流频谱出现了噪声和宽峰的变化；用最大李雅普诺夫指数改进算法计算实测交通流的最大李雅普诺夫指数，结果表明，高速公路实测交通流中存在混沌现象．研究表明，车头间距的变化是交通流混沌现象产生的根本原因．     

考虑动态交通流的停车场车辆最优疏散模型

为有效地制定停车场车辆疏散方案,缩短车辆疏散时间,研究了考虑道路网动态交通流特征的停车场车辆最优疏散模型.首先,根据排队论将停车场每个出口车道的车辆排队抽象成一个M/M/1/1排队系统,分析出口道路交通流车头时距对车辆离开率的影响,从而估算车辆在停车场内的排队时间.其次,构建道路网节点交通流均衡模型和路段交通流均衡模型...     

对角匝道设置的交通量条件

为了得到设置对角匝道时须满足的交通量条件,分析了合流区主路外车道的车头时距分布,利用间隙接受理论和分段积分法,建立了对角匝道驶入主路的适应交通量模型。然后考虑驶入对角匝道的右转交通量及其车头时距分布,利用间隙接受理论,建立了驶入对角匝道的左转车流的适应交通量模型,并得到了驶入对角匝道的左右转车流的约束条件。分析结果表明:对角匝道设置的交通量条件与主路交通量、匝道交通量、加速车道长度、合流区外侧车道车头时距的区间分布状况、汇合车辆的临界间隙和随车时距以及驶入对角匝道的左右转交通量有关。     

西江航道船舶流的概率分布特性

为了提高内河航道通过能力,分析了船舶交通流的到船分布和船头间距分布特性。以西江航道2004年日到船统计量为样本,运用数理统计方法,给出了日到船分布与船头间距分布的假设检验,运用时间保证率方法将实测数据点与概率分布的理论值进行了比较。比较结果表明其相对误差均在5%以内,说明内河航道日到船艘数服从正态分布,日船头间距近似为爱尔朗分布。