拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制方法研究

在快速路系统中,出入口匝道是联接快速路与地面道路的纽带,同时也是最易发生拥堵的瓶颈路段。针对快速路出口匝道车辆拥堵问题,建立拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制模型,由两个子模型组成,分别是目标交叉口通行能力最大优化模型和下游交叉口车辆疏散最大优化模型。前者旨在提高出口匝道的通行能力,后者旨在保障目标交叉口方向来车到达下游交叉口后尽快疏散,案例分析结果表明:在快速路出口匝道拥堵疏解路径中,该模型求得的交叉口信号配时方案比采用Webster配时模型求得的单点信号配时方案在通过车辆数、车均延误以及平均排队长度方面分别优化了18%、22.3%和71.6%,大大加快了出口匝道拥堵疏解效率。     

快速路出口衔接过饱和交叉口信号优化方法

高峰时段内,由于地面道路通行能力有限,城市快速路出口匝道方向的地面交通流处于过饱和状态,甚至造成出口匝道排队溢出,引起更严重的交通拥堵.针对该问题,本研究在出口匝道和地面交叉口设置控制信号,考虑地面道路的通行能力约束,建立双层规划模型优化该区域交叉口的控制信号方案.该模型的下层规划,优化每个独立交叉口的控制信号方案;模型上层规划,优化区域交叉口的控制策略.利用乌鲁木齐外环快速路出口匝道区域作为实例,结合Vissim仿真对该模型进行验证与分析.结果表明,双层规划模型的优化方案可以有效地防止快速路出口排队溢出及主线拥堵,在提升该区域的整体系统性能上比运用常规非线性规划模型的效果更好.     

快速路入口匝道与衔接交叉口联动控制优化方法

针对快速路入口匝道排队过长造成的衔接交叉口拥堵问题,提出一种快速路入口匝道和 衔接交叉口的联动控制优化方法。分析快速路匝道排队溢出原因,提出基于交通状态估计的入 口匝道与衔接交叉口的系统控制策略。以系统总通行能力最大和交叉口车均延误最小为目标, 分别从交叉口配时、匝道调节及系统排队长度这3个方面构建系统约束方程,建立快速路入口匝 道与衔接交叉口联动控制优化模型。以长春市典型快速路和交叉口为例,选择高峰、平峰、低峰 这3种交通环境,运用联动控制优化模型进行仿真实验,并与经典优化方法进行对比分析,结果表 明：不同交通状况下,联动控制优化方法均能有效改善快速路运行情况,缓解入口匝道排队溢出 现象,同时提高衔接交叉口通行效率;特别是在饱和交通状态下,联动控制优化方法表现优异,系 统整体车均延误和排队长度分别降低了5.67%和19.25%。     

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首先分析了快速路入口匝道排队导致地面交通拥堵的现象,然后综合考虑快速路主线交通流密度和入口匝道排队长度两个因素,提出了一种基于神经元自适应PID控制的快速路入口匝道控制策略。与传统的入口匝道调节方法ALINEA相比,新方法将快速路系统和平面道路系统有机的结合起来,仅略微地增加快速路交通流密度,且对快速路的负面影响较小,有效降低了入口匝道排队长度并消除了入口匝道回溢现象与快速路交通拥挤的反复振荡现象,对于实际应用中的随机干扰具有良好的抑制能力,提高了整个交通网络的运行效率。最后通过仿真对新方法进行了说明和验证。     

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中国的城市快速路与发达国家相比有着截然不同的特征.中国城市快速路匝道出入口之间距离相对较短,且城市快速路匝道出口经常与城市道路交叉口相连,因此在欧美成功应用的快速路匝道控制方案不一定适用于中国.本文详细描述了如何在仿真中设置模型参数,使得城市快速路交通流特性仿真结果与实际测量值具有较高的匹配精度.在具体阐述自适应与协同信号控制策略的基础之上,给出了各种方案在匝道入口、出口辅路和出口下游交叉口的具体部署方案.最终仿真结果表明,自适应和协同控制策略能够提高瓶颈区域道路通行能力8%-9%,有效地缓解城市快速路交通拥堵.     

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利用理论推导和系统仿真等方法分析了有关城市快速路交通控制的一些基本问题，包括入口匝道车流控制，出口匝道排队控制，快速路交通优先等．分析结果表明：(i)入口匝道控制虽然增加了入口排队延误，但是对整个快速路系统来说，可以提高系统的效率．(ii)入口匝道控制对普通道路既有正面影响，也有负面影响，合适的入口匝道控制策略甚至能同时对快速路和普通道路系统有益．(iii)在出口匝道相连的信号交叉口采用考虑出口排队的感应控制算法，可有效避免出口匝道排队阻塞快速路的现象，虽可能对普通道路有些负面影响，但是对整个交通网络有益．     

基于复杂网络同步城市快速路协调控制研究

基于复杂网络同步,本文研究城市快速路多入口匝道协调控制问题.采用元胞传输模型建立城市快速路节点耦合的复杂网络动力学模型,以同步为目标设计多入口匝道协调控制器并确定控制策略,其中牵制节点对应需施加控制信号的入口匝道,推导出城市快速路网络系统同步的稳定性条件,以此得到牵制节点和反馈增益矩阵.通过具体例子仿真验证了本文协调控制方法的有效性,能以较小的控制范围代价达到抑制交通拥堵从而提高道路通行效率的目的,控制效果优于传统协调控制方式,可进一步推广到大规模城市交通网络系统.     

快速路与城市地面道路集成最优控制

分析快速路和城市地面道路的运行特点,建立一个集成快速路和地面道路的宏观交通流模型。分别运用METANET模型和Kashani模型来描述快速路与地面道路的动态行为。阐述快速路模型和城市地面道路模型的衔接机理—通过入口匝道和出口匝道来实现,然后对相关的最优控制问题进行说明,提出以通过快速路系统和城市地面道路系统的总运行时间最小为优化目标函数,并据此确定相应的优化控制策略,以取得最优的城市综合交通系统效益。     

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在实际的快速路交通流系统中,入口匝道的流量和快速路主路的速度都是受限的,因此在对快速路交通流进行控制时考虑这些限制十分必要. 基于迭代学习控制的快速路入口匝道控制是近年来快速路控制领域的一个研究热点,然而,至今为止还没有在输入和状态同时受限情况下的相关收敛性分析. 本文首先介绍了快速路交通流模型,并将交通密度控制转化为输出跟踪问题;然后通过严格的数学分析证明了在入口匝道流量受限和主路速度受限的情况下,基于迭代学习控制的入口匝道控制仍然能保证交通流密度收敛于期望密度;最后通过仿真研究验证了该方法在受限情况下能达到很好的控制效果.     

快速路入口匝道与衔接交叉口自适应协同控制方法

为提升城市快速路的交通运行效率,缓解快速路"上不去"现象,结合新一代感知技术,基于经典的ALINEA控制方法,将快速路主线、入口匝道及衔接交叉口作为协同控制对象.针对协同控制范围内不同的交通流运行状态,提出了4种协同控制策略,构建入口匝道信号控制算法及衔接交叉口信号优化算法.利用VISSIM软件进行交通仿真验证,结果表...     

考虑辅路缓冲的快速路紧急疏散最优控制

针对紧急疏散中单向需求激增的情况,提出利用地面辅路缓冲容纳部分疏散车流,从而降低快速路疏散的整体时空风险.基于宏观交通流模型建立了快速路疏散车流演化方程,明确了上匝道车速对主线车速的影响,从而实现经典宏观交通流模型对路网状态演变处理的一致性.针对由下匝道、地面并行道路和上匝道构成的地面辅路行程时间的二分特征,建立了相应的离散时间的流量演化方程.辅路系统方程不仅可以刻画地面辅路疏散车流的主要特征,而且能与已有快速路的状态演化系统实现无缝结合.数值分析表明,利用匝道控制和辅路分流两种手段可以实现系统整体时空疏散风险的最小化控制.     

基于交通大数据的快速路下匝道与地面衔接区域拥堵点识别研究

为更好解决快速路下匝道顺畅疏散车流,避免拥堵上溯造成快速路主线受阻,研究快速路下匝道与地面衔接区域的拥堵点识别问题。在综述国内外研究现状的基础上,分析快速路与地面衔接区域的不同下匝道类型以及各自的适用情况,并梳理一般下匝道拥堵原因清单以备拥堵点成因确定;进而,建立基于交通大数据的衔接系统拥堵识别模型;最后,通过现场调研验证由该模型识别出的拥堵点-上海市内环内圈宛平南路下匝道与地面衔接区域,并对照拥堵原因清单确定了该拥堵点的成因,进而针对这些问题给出解决方案,为之后实际工程实施奠定了理论基础。     

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随着城市汽车保有量的不断增加,交通拥堵日益频繁;匝道控制是通过调节入口匝道车辆数,来缓解快速路匝道交汇处拥堵的有效方法.本文同时考虑快速路和入口匝道上的实时密度设计了匝道控制优化算法,该算法旨在控制快速路密度接近其最优值,同时减少匝道上的排队数;通过PARAMICS仿真软件对算法进行验证,并与ALINEA、Demand Capacity算法进行了比较,仿真模拟统计了快速路交通流密度、匝道排队数、总车辆行程时间以及下游流量数据.分析结果显示,实时密度控制算法是有效的,能够维持干线最大流量,保持路网交通条件的动态平衡,并且尽可能地减少排队长度.     

城市快速路出口匝道与衔接交叉口整合控制模型

在出口匝道接地点离交叉口距离过近时,为避免衔接交叉口的拥堵易回溢至快速路主线,提出一种基于CTM的出口匝道与衔接交叉口的整合控制模型.在出口匝道存在超长排队时,实行相位绿灯延长或绿灯提前激活策略;在出口匝道不存在超长排队时,以出口匝道及衔接信号控制交叉口车均延误最小化为目标,实时动态优化衔接交叉口的周期和绿信比.仿真结果表明:采用控制模型,衔接交叉口的车均延误虽然增加了1.74 s,但可以将排队长度从大于200 m降低至160 m以内,从而可以保证出口匝道衔接区域和快速路主线的畅通,因此,控制策略及模型合理有效.     

基于通行能力的城市快速路出口设计方法探讨

城市快速路系统的出口(匝道)通常设置于地面交叉口附近,快速路出口(匝道)交通与地面道路交通之间的相互作用显著地影响快速路以及地面交叉口的运行可靠性,因此,快速路出口(匝道)衔接段对保证下游地面道路的通行秩序以及上游快速路的畅通非常重要.从快速路衔接路段以及快速路下游交叉口与快速路出口(匝道)通行能力匹配性原理出发,对出口(匝道)衔接段提出3种组织形式(组织形式Ⅰ——设交织段,组织形式Ⅱ——设隔离设施,组织形式Ⅲ——路网绕行),并从通行能力匹配、服务水平以及流量均衡性等方面进行分析,给出各自的适用性.最后,利用VISSIM仿真软件分析组织形式Ⅰ的设计参数敏感性,并给出设计建议值.     

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城市快速路OD信息是进行快速路交通运营、建设绩效分析的基础,采取恰当方法推算快速路OD矩阵可以减少直接询问OD信息的工作量、避免道路拥堵及其所造成OD信息受到扰动. 本文提出了基于进出匝道交通量和部分路段交通量,以快速路单方向一对相邻进出匝道划分交通小区,应用重力模型与双约束Frator法建立高质量先验OD矩阵,借助TransCAD交通规划软件中的矩阵反推模块进行矩阵推算,多角度检验OD矩阵推算效果的系统方法,并在广州市内环路快速路系统上进行了实例验证. 结果显示,应用本文方法设定先验OD矩阵与推算OD矩阵后,拟合的路段及进出匝道上的分配交通量误差、平均出行距离与日周转量误差均较小. 表明推算OD矩阵具有较高的准确性和可靠性,该方法是适用于快速路交通流分析的一种简便可靠的方法.     

城市快速路系统OD矩阵推算技术研究

城市快速路OD信息是进行快速路交通运营、建设绩效分析的基础,采取恰当方法推算快速路OD矩阵可以减少直接询问OD信息的工作量、避免道路拥堵及其所造成OD信息受到扰动. 本文提出了基于进出匝道交通量和部分路段交通量,以快速路单方向一对相邻进出匝道划分交通小区,应用重力模型与双约束Frator法建立高质量先验OD矩阵,借助TransCAD交通规划软件中的矩阵反推模块进行矩阵推算,多角度检验OD矩阵推算效果的系统方法,并在广州市内环路快速路系统上进行了实例验证. 结果显示,应用本文方法设定先验OD矩阵与推算OD矩阵后,拟合的路段及进出匝道上的分配交通量误差、平均出行距离与日周转量误差均较小. 表明推算OD矩阵具有较高的准确性和可靠性,该方法是适用于快速路交通流分析的一种简便可靠的方法.     

快速路出口匝道型交叉口转向交通分析

快速路出口匝道型交叉口是指交叉口进口道有快速路出口匝道的地面交叉口。通过分析快速路出口匝道的服务范围,以及快速路出口匝道型交叉口的转向交通特征,建立转向交通的特征模型,并有针对性地提出此类交叉口的交通组织方法,这对指导实际工作具有一定的参考价值。     

城市快速路入口匝道短期交通流预测模型研究

短期交通流预测是智能交通运输系统研究的重要问题之一,现已建立了许多关于这方面预测模型,但大部分预测都属于单一模型预测,其预测结果往往不能满足预测精度的要求.为此,文章以城市快速路入口匝道交通流为研究对象,通过对单一模型预测流程的分析及其筛选,建立基于神经网络的多模型融合预测模型,并详述其预测流程和方法.通过实例应用,得出基于神经网络多模型融合预测模型预测结果的精度比单一模型预测要高.     

快速路入口交织区通行能力计算方法研究

针对快速路交织区拥堵问题,以城市快速路入口交织区通行能力为研究对象,综合考虑主线交通流量、临界间隙、鼻端与加速车道并入点之间的距离等参数,通过采集快速路交织区相关交通参数,建立匝道通行能力模型,并利用可插间隙的浪费对模型进行了修正,建立基于接受间隙理论的快速路交织区通行能力模型。该模型能够为快速路交织区拥堵程度的评估和复杂交通状况的分析提供依据,并在快速路交通设施设计及设计速度选择方面提供科学参考。通行能力模型建立利用了线性回归模型,与现有方法相比,易于应用、实施。