基于时空数据的信号交叉口实时排队长度测算

为提高信号交叉口实时排队长度估计精度,判断交叉口实时交通状态,作为交叉口实时信号控制基础。以过饱和交叉口为例,利用磁频检测法,应用车辆到达离散模型及交通波理论研究车辆排队演化过程,实时计算有无专用转向相位两种情况下车辆排队长度,并通过VISSIM和MATLAB仿真软件,验证算法的精度及实用性。结果表明,算法对于工程实用性较强,排队长度实时计算误差在工程应用可接受范围内,左转相位实时排队长度模型相比直行相位排队长度模型而言精度更高。     

城市主干道短距离交叉口信号优化控制

城市主干道短距离交叉口受进口道长度的限制,交通流量较大,极易发生排队溢出,影响上游路口的车辆通行。为解决该问题,本研究先从交通流运行和交通波传播的角度,分析短距离进口道内车辆的到达-排队-驶离过程,提出滞留排队的概念,得到最长排队长度和滞留排队长度的计算公式。再据此和车辆到达驶离图得到短距离进口道单位周期延误的计算方法,修正交叉口车均延误公式。然后,以交叉口车均延误最小化为目标,以短距离车道的最长排队长度不得超过路段长度和禁止车辆二次排队为约束条件,建立短距离交叉口信号控制的优化模型,并运用遗传算法对其进行求解。最后,以长沙市的芙蓉路-城南路交叉口为例,利用Vissim 4.3软件进行信号优化前后的仿真验证。研究结果表明:与优化前的信号控制方案相比,优化后的信号控制方案的短距离进口道平均排队长度降低了36.9%,最长排队长度减少了42.3%,交叉口车均停车次数减少了21.2%,通过车辆数增加了19.8%,车均延误减少了25.8%,这些结果均说明该方案能有效地防止短距离进口道的排队溢出,大幅提高短距离交叉口的通行能力与运行效率。     

信号交叉口车辆集结与消散分析

从流体力学宏观模型出发,通过对信号交叉口交通波分析,应用Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇｖ－ｋ模型推导出交叉口排队长度及消散时间计算公式。针对不同的入口车辆到达率对信号交叉口的车辆集结与消散作了定量分析和计算。     

设置移位左转车道的不对称交通流信号交叉口设计及优化

常规的交通组织与信号控制处理不对称车流的效果不理想,会造成时间、道路资源的浪费。针对不对称交通流的特性,提出设置移位左转车道的不对称交通流交叉口信号控制优化方案。以直行车辆与左转车辆车均延误最小为目标,建立移位左转交叉口时空资源优化模型与车辆延误计算模型。通过研究交通流不对称程度与移位左转车道长度对左转车辆延误的影响,分析不对称交通流移位左转车道的适应性,并运用VISSIM软件对优化方案进行仿真。仿真结果表明：与交叉口现状相比,方案2中车辆的平均延误降低27.2%,平均排队长度降低29.7%,说明移位左转车道信号控制方案能极大改善不对称交通流交叉口车辆的行驶情况,减少车均延误时间,使车流运行更加顺畅。     

信号交叉口左转车道外置的影响因素仿真研究

为了探究信号交叉口左转车道外置的适用条件,开展影响因素仿真研究.借助Vissim软件,构建了不同几何条件的交叉口仿真模型.通过输入不同的交通量与交通组成参数并进行仿真实验,对比分析了左转车道内置与外置的延误指标.得到了不同的进口道车道数、交织段长度、直行车辆数、外侧车道左转车辆数与左转大车率等因素对左转车道内外置延误的定量影响关系.针对两个城市的四个交叉口开展了道路交通调查与仿真实验,定量分析了在这些交叉口左转车道外置的延误降低效果.研究表明,在其他条件相同的情况下,外侧车道左转车辆数或左转大车率越大、直行车辆数越多、交织段长度越短,左转车道外置的延误降低效果越明显.     

信号控制交叉口自行车流体扩散模型

如何确定信号控制交叉口自行车的通行能力对交叉口配时和渠化设计有重要意义。揭示了信号控制交叉口自行车流的运行特性,建立了自行车流体扩散模型,对不同交叉口宽度、不同信号配时的混合交通条件下交叉口自行车通行能力进行计算,得出交叉口宽度与自行车通行能力呈负线性相关。通过自行车流体扩散影响分析,得出自行车对机动车、尤其是同向右转及对向左转车辆的通行能力影响较大的结论。最后,根据哈尔滨市4个信号控制交叉口实际调查数据,得到考虑机动车影响的信号控制交叉口自行车通行能力计算结果,并与北京市观测值进行了对比。     

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为改善过饱和状态交叉口群的交通控制效果,优化了交通控制目标和结构,制定了信号配时方案优化的实施框架. 在分析溢流、滞留排队和阻挡等拥堵诱因的基础上,根据优化过饱和状态交通控制的需求,选取关键路径上通过车辆数最大和平均排队最小作为优化目标. 在单点交叉口层和交叉口群层间增加关键路径层,优化交通控制结构. 结合过饱和状态交叉口群交通控制特性,提出信号配时方案优化的实施框架及分层优化措施. 南京市广州路交叉口群仿真验证结果表明, 按信号配时优化框架建立的配时算法,可显著增大交叉口群内关键路径的通过车辆数,降低平均排队长度,改善过饱和状态交叉口群交通运行状况.     

基于电警过车数据的排队长度算法

排队长度是城市交通信号控制的重要参数之一。为实时估计交叉口各相位绿灯初始时刻的排队长度,提出一种基于电子警察过车数据并考虑展宽段的排队长度计算方法。本算法考虑上一周期本路段滞留的车辆数,结合上游交叉口各相位驶入本路段参与排队的车辆数,通过时空演化计算本周期绿灯初始时刻的排队车辆数,进而得到相应排队长度值。通过VISSIM仿真软件构建仿真场景验证排队算法,证明本算法具有较好的准确性。     

考虑上游交叉口信号设计的排队长度计算

排队长度是拥挤道路或短距离交叉口交通设计或信号控制重点考虑的交通评价指标之一.针对传统排队长度计算仅考虑单个交叉口交通运行参数的不足,构建了综合考虑上下游交叉口交通运行参数的排队长度计算模型.该模型以交通波理论为基础,综合考虑了上下游交叉口的信号设计、转向流量、路段长度,以及相位差等因素,通过各相位最大排队长度状态点的时空演化计算,得到了交叉口最大排队长度计算方法.经VISSIM和SYNCHRO等交通软件的对比分析表明,模型具有较高的计算精度,可定量分析上下游交叉口各交通要素对排队长度的影响,适用于关联交叉口的交通设计优化或拥挤路段的实时信号控制.     

考虑自行车交通的非常规交叉口通行优化设计方法

为了进一步提升非常规交叉口的通行能力,避免机动车和左转自行车在主信号处的冲突,针对U型回转交叉口、连续流交叉口、排阵式交叉口、借用出口车道左转交叉口、平行流交叉口提出行人自行车专用相位、在预信号处设置直行机动车预停车线和左转自行车过街通道、左转自行车二次过街、左转自行车跟随本向左转机动车一起过街等优化设计方法。此外,选择已落地实施的连续流交叉口,将现状方案和优化方案进行对比分析。结果表明,左转自行车优化设计方法有效避免左转自行车和机动车在主信号处的冲突,提高交叉口通行效率。     

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...     

面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化

考虑网联自动驾驶车辆(Connected Autonomous Vehicle, CAV)应用先进的车联网与自动驾驶技术，可以采用智能交叉口的组织形式，大幅提升交叉口的通行效率，为降低CAV与人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HV)混行条件下城市交通系统的整体出行成本，提出智能交叉口在城 市交通网络中的布局优化问题，建立数学优化模型并求解。首先，基于对两类车辆行驶特性的分析，建立混合用户均衡模型，描述CAV与HV的路径选择行为；其次，从交通规划者的角度，以系统最优为目标，整合混合用户均衡模型，建立面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化模型，并利用改进的遗传算法求解；最后，选取Sioux-Falls交通网络作为案例分析，验证模型与算法的有效性，并研究CAV渗透率变化对优化结果的影响。研究表明，智能交叉口在城市路网中的合理规划极大地提高了新型混行场景下城市交通系统的出行效率，同时，大幅降低了由于网联自动 驾驶单方面技术优势带来的CAV与HV的出行效率差距，增进了出行公平性。     

公交影响条件下基于交通波理论的排队研究

以交通波理论为指导,以平面信号交叉口为分析对象,重点研究了公交影响条件下单机动车道的排队过程. 结合不同车型机动车混合行驶的特点,通过引入不同车型间的饱和车头时距值并对其进行统计分析,刻画信号周期内交通波的传递情况,探讨了车流平均饱和车头时距和排队消散密度的变化规律,改进了传统的交通波排队模型. 基于北京四道口信号交叉口的实际交通情况,结合通调查结果和MATLAB程序计算结果,对模型进行参数标定和有效性验证,得到相关评价指标及其变化规律. 研究发现,交通波理论在公交车－小汽车混合车流的排队问题研究中,具有较强的适用性;另外,研究饱和车头时距值的变化规律有利于更加准确地刻画排队过程中交通波的传递行为.     

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以交通波理论为指导,以平面信号交叉口为分析对象,重点研究了公交影响条件下单机动车道的排队过程. 结合不同车型机动车混合行驶的特点,通过引入不同车型间的饱和车头时距值并对其进行统计分析,刻画信号周期内交通波的传递情况,探讨了车流平均饱和车头时距和排队消散密度的变化规律,改进了传统的交通波排队模型. 基于北京四道口信号交叉口的实际交通情况,结合通调查结果和MATLAB程序计算结果,对模型进行参数标定和有效性验证,得到相关评价指标及其变化规律. 研究发现,交通波理论在公交车－小汽车混合车流的排队问题研究中,具有较强的适用性;另外,研究饱和车头时距值的变化规律有利于更加准确地刻画排队过程中交通波的传递行为.     

基于有效绿灯时间利用率的自适应控制策略研究

为了优化单点交叉口信号控制方案,使其适应各个进口道方向交通流动态变化,提高交叉口通行效率,根据交叉口进口道排队车辆数建立有效绿灯利用率模型,提出了一种交叉口自适应控制策略.有效绿灯时间利用率模型以交叉口通行能力最大为控制参数,实时优化确定出最佳相位放行方案以及最优相位切换方案,根据进口道排队车辆最大流向的排队车辆数和车辆到达预测确定相位放行绿灯时间.利用VISSIM交通仿真软件对该自适应控制策略仿真运行,与定时控制以及感应控制对比,评价分析不同车辆到达情况下交叉口通行情况.结果表明:该自适应控制策略能有效降低车均延误,提高交叉口服务水平.     

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以可接受间隙理论和排队论为基础,利用概率论的方法,对无信号T型交叉口左转车的交通特性进行分析。建立了左转车流的服务率模型，及被对向直行车阻断且其后有直行车到达的左转车到达率模型。然后将两者引入排队系统修正判断无信号交叉口是否需要设置左转车道的概率模型,算出了一定左转率对应的临界车流量组合，并绘制了判断是否需要设置左转车道的临界车流量组合曲线。利用此曲线可判定无信号T型交叉口是否需要设置左转车道，对无信号交叉口的规划、设计、建设和管理等工程实践具有重要的指导意义。     

多优先级多车种动态应急交通网络反流策略研究

危化品爆炸泄漏和火灾爆炸等局部突发事件下,疏散车辆与救援车辆在路网上通行的优先级具有差异性。为研究多优先级多车种动态应急交通网络协调优化问题,本文根据多车种的优先级差异性,松弛路段传输模型,模拟疏散和救援交通在路网上的动态加载过程,引入交叉口冲突转向消除与道路反流约束;考虑到优先通行车辆的反流策略会占用低优先级车辆的道路通行能力,设置救援交通的逆行路段数限制。设计分阶段优化方法求解多优先级多车种动态应急交通网络协调优化的多目标混合整数线性规划模型(MPCDETN-MMILP)。最后,以 NguyenDupuis路网为例,分析优先通行车辆使用的逆行路段数对疏散和救援交通的影响。算例结果表明：救援交通逆行路段数和对救援车辆迅速到达受灾区域的提升存在上限,且这种提升趋势是逐渐变缓的,而对疏散车辆迅速到达安全区域的抑制呈现波动式的增加趋势;救援交通逆行路段数对救援优先的疏散和救援交通运行优化效果有较大协调作用;连接受灾区域和外部救援场站,且可构成最短径路的路段更会被选择为救援交通逆行路段。     

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分析了高速道路交通事故发生后事发路段行程时间构成，提出在上游交通需求大于瓶颈段的通行能力的情况下，事发路段的行程时间由四部分组成，并给出了各部分的计算模型；利用车流波动理论推导出瓶颈处的排队长度，并进一步给出排队车辆数，得出了车辆在瓶颈段上游行驶时间的模型和在瓶颈前排队等待时间的模型。本研究为开发高速道路紧急救援系统提供了理论依据。     

Capacity of Dual-Right-Turn Lanes at Signalized Intersections under Mixed Traffic Conditions

To explore the potential capacity of dual-right-turn lanes at signalized intersections under mixed traffic conditions, we defined two conflict zones between right turn vehicles and through bicycle corresponding to different right turn flows from dual-right-turn lanes. Relationships between the arrival rate of bicycle group at each conflict zone and the saturation flow rate of right turn movement were investigated. A model based on gap acceptance theory was adopted to estimate the capacity of dual-right-turn lanes under mixed traffic conditions. An analysis was carried out using the collected data from three four-leg signalized intersections in Beijing, China, where the dual-right-turn lanes were used. In addition, we also discussed the patterns of bicycle lane in the urban area of Beijing, and classified it based on its characteristics in use. It is concluded that the two lanes of dual-right-turn lanes produce different capacities under mixed traffic conditions, and the analysis on scenarios of dual-right-turn movement traversing bicycle traffic plays a key role in explaining the different capacity performance of the two right turn lanes. Error analysis of the model indicated that the model was rational.     

实时动态停车诱导信息系统车辆排队模型研究

针对目前多数停车诱导信息系统（PGIS）中存在的指引信息静态化问题,建立实时动态停车诱导信息系统,对产生停车需求的车辆进行动态信息指引。传统的排队论模型对于车辆到达率取值存在一定的局限性,引入效用函数及驾车者行为模型对停车场的车辆现时到达率进行模拟,构造基于车辆现时到达率的实时动态停车诱导信息系统车辆排队模型,进而应用排队论确定基于停车场使用特征的对车辆的动态信息指引参数（车辆排队长度及等待时间等）,更为符合实际。