城市交通事故下排队上溯预测及相邻节点信号配时优化

交通事故发生后,事故路段会形成瓶颈区,导致通行能力下降。后续车辆连续进入事故路段,造成短期内交通流无法疏散,形成排队上溯。针对事故发生至事故处理完毕这一段时间,通过排队长度约束模型限制事故路段的排队长度;基于交通流均衡原理,考虑相邻节点的关联性,构建信号配时优化模型,用于缓解此关键时段内的车辆排队上溯问题,最后利用VISSIM对该策略的有效性进行了仿真验证。     

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为描述交通事故影响下路网中走行时间与用户择路概率的相互作用及其演变规律,建立了基于事故路段及非事故路段流量状态及LOGIT原则的拟动态模型.利用分流合流模型及速度—密度函数,分别建立路段容纳车辆数和非事故路段走行时间模型,通过分析事故路段交通流的演化过程,利用交通波理论估计排队长度 ,建立事故路段走行时间模型.结果表明：事故发生前,经过一定的模拟时段后,路网交通流趋近稳定,各条路径的选择概率趋于平衡;事故持续时段内,排队长度、路径走行时间、路径选择概率相互影响,且均呈现出震荡状态;事故清除后,路径走行时间持续下降;排队完全消散后,经过一定时段稳定后的路径走行时间和路径选择概率达到新的平衡.     

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...     

基于两阶段行程时间的交通流分配理论

针对目前静态交通流分配理论难以处理网络流量演化的问题,给出了基于交通流 反λ 基本图的流量分配新模型.通过不断求解新模型更新路段交通状态,明确了利用静态交通 流分配模型分析网络交通流演变的具体方法.假设网络路段均处于自由流状态,通过求解得到 平衡路段流量,判断是否达到临界流量.将路段流量达到临界流量的路段设定为拥挤状态,重 新求解平衡流量,判断是否仍存在达到临界流量的路段.依据上述思路,直到新的模型无解或 无新的路段达到临界流量.本文通过定义网络不同级别的拥挤瓶颈,完成对网络流量演化的分 析描述.算例验证了新模型与方法的可行性.新理论提供了分析网络交通状态演变的新思路, 拓展了静态交通流分配理论.     

高速公路瓶颈区域可变限速阶梯控制方法

针对高流量条件下高速公路主线瓶颈路段交通流运行态势恶劣导致通行效率降低的问题,从高速公路瓶颈路段交通流时空特性出发,对元胞传输模型进行扩展,使其能够对瓶颈路段和可变限速条件下交通流运行情况进行描述;在此基础上,构建可变限速控制模型,并采用阶梯限速控制方法对主线交通流进行控制,防止限速路段车辆排队上溯影响上游匝道车辆的正常通行.算例仿真结果表明:本文提出的瓶颈区域可变限速阶梯控制方法能够有效缩短车辆行程时间,在可变限速条件下,与无控制和仅单路段主线控制相比,车均延误分别减少了13.78%和1.60%.      

高速公路车辆排队尾部交通事故时空分布特征

根据高速公路常发拥堵路段的交通流数据,采用累计占有率法绘制交通流占有率波动曲线,用来判断拥堵路段内车辆排队尾部轨迹,分析了占有率、里程位置、时间间隔的关系,确定了累计占有率曲线的拐点。分析了排队传播、消散过程中交通事故频数与时间、空间距离的关系,对分布特征进行了统计分析。分析结果表明：车辆在时间和空间上接近排队车辆尾部时,发生交通事故的频数明显增加,时间距离与空间距离以排队尾部为中心呈现正态分布,不同行驶方向路段内正态分布曲线不存在显著差异,但拥堵传播与消散过程的正态分布曲线存在显著差异。建立的事故发生概率的联合正态分布模型,可用于预测排队车辆尾部附近的交通事故风险,为实施动态交通控制以提高快速道路交通安全提供理论依据。     

确定动态交通分配中路段行驶时间方法的研究

在分析和评述现有路段行驶时间函数优缺点的基础上,提出了路段行驶时间由在非拥挤部分的走行时间和排队部分的走行时间2部分构成的思想,最后给出了计算非拥挤部分走行时间的关键因素,即交叉口车辆排队长度的计算方法.     

考虑排队阻滞和换道的改进宏观交通流模型

考虑路段上车辆换道及交叉口处排队阻滞作用,对交通流宏观演化模型进行改进.首先在排队中考虑不同车道的速度、密度差异,建立了换道模型;然后在交叉口内部划分各流向排队车辆的累积路径,分析不同的排队溢出位置对其他车流的阻滞影响;综合考虑车辆换道及交叉口处阻滞影响,建立了改进的车道组宏观交通流模型;最后设计仿真实验对模型进行验证.结果表明,在高流量需求下,本文模型能够模拟出下游的排队溢出对其他车流的阻滞影响;且在低中高3种不同的流量需求下,改进模型计算结果与仿真输出的驶离流量基本相符,与原有模型相比精度更高;由此证实了改进模型的准确性.     

一种拥挤数量调节的非均衡网络交通流动态演化模型（英文）

基于经济学非瓦尔拉斯均衡理论, 采用经济学中市场摸索过程模拟出行者路径选择行为; 假设城市出行者在路径决策过程中, 考虑路径出行时间和关键路径拥挤程度的共同影响, 以价格拥挤混合均衡交通流模式为基础, 建立了一种价格-拥挤混合调节的非均衡网络交通流动态演化模型, 并验证了模型稳定状态与均衡的等价性; 基于简单的测试网络和中型路网, 对演化模型进行了模拟, 描述了非均衡网络交通流的演化过程与非均衡状态下交通网络的整体表现。研究结果表明: 时间价格调节模型的演化结果符合经典的Wardrop第一原理, 拥挤数量调节的结果使得OD间各路径上关键路段的拥挤程度一致, 价格-拥挤混合调节的结果会使路径流在走行费用较小和拥挤程度较低的路径上相互进行调整, 其动态演化过程波动性要大于单一调节的情况; 在测试路网中, 考虑采用拥挤程度对路径进行选择的行为, 使得整个路网拥挤均匀程度整体提高62%, 但路段饱和度均值却从0.60增大到了0.64, 表明路网整体上变得拥挤; 若考虑两者的共同调节, 最拥堵路段饱和度从0.936下降到0.787, 均匀程度整体提高46%, 且路段饱和度均值降低, 路径行程时间变小, 拥堵得到改善; 中型路网的测试结果也表明这种混合均衡模式能灵活、客观地描述路网交通流动态演化过程, 获得较为合理的路网系统的稳态流量。      

过饱和干道交通信号协调控制方法研究

文章以疏散过饱和城市干道的拥挤交通为目标,选取符合条件的连线路段,确定信号协调控制区域,利用排队长度界定协调控制转换条件,提出了针对过饱和干道交通的信号协调控制方法;最后运用VISSIM软件对所建立的信号协调控制方法进行模拟验证其控制效果.     

异质流网联车的不同换道集聚策略

为研究车联网环境下异质交通流的演变规律，首先，引入相对熵定量描述异质流的有序性，并分析有序性与智能网联车（connected and autonomous vehicle,CAV）市场渗透率、协同自适应巡航控制（cooperative adaptive cruise control,CACC）队列数之间的内在联系，推导得出智能网联车渗透率的增加及队列数的减少可以提升异质流的有序性；其次，提出了保守型集聚（conservative aggregation,CSA）、激进型集聚（radical aggregation,RDA）两种改进的智能网联车集聚换道策略，并通过元胞自动机仿真实验，从通行能力、相对熵和平均队列长度等方面比较了无集聚（no aggregation,NOA）、常规集聚（conventional aggregation,CVA）、CSA、RDA 4种换道策略的优劣；最后，在CSA换道策略中分析了不同最小队列规模限制对于通行能力的影响.研究结果表明：在双车道环境下，采取集聚换道策略能使智能网联车形成CACC队列，使异质流趋于“有序”，在20～95辆/km密度范围内提升通行能力；...     

New Approach to Measuring Traffic Queue at Intersections

To measure the length of traffic queue, a vehicle motion model at intersections was built, and based on it the effective traffic queue was defined. Color images segmentation and frame differencing technique were used to detect the foreground and the moving vehicles by detecting regions of the images, and then measure the length of effective traffic queue. By processing the image sequence acquired at certain intersection, the results prove that it is able to work out the traffic queue effectively by using the two techniques.     

基于VISSIM的交叉口信号控制优化

城市十字路口较多,加之信号配时不合理,车辆通过就会干扰频繁,使得延误时间过长,十字路口的通过量低.文章以桂庙村口交叉口为例,在对该路口交通流量数据调查的基础上,运用VISSIM建立微观仿真模型,检验仿真与现实路口的相似度,通过“等效交通量”方法优化配时方案,并对优化前后的配时方案进行仿真评价.仿真结果表明：优化方案使得交叉口停车时间下降了10.96％,平均排队下降了15.82％,通过车辆数增加了12.92％,说明优化配时方案能够有效提高该交叉口的服务水平,提高通行率.     

干线局部拥堵的绿波带与红波带协调控制策略

中国城市机动车保有量快速上升,导致交通需求与供给之间的矛盾日益突出,城市交通拥堵日益严重。针对干线局部拥堵提出绿波带与红波带协调控制策略。其原理是:通过绿波带控制,利用下游交叉口和路段,对瓶颈交叉口的拥堵车流进行快速疏散和卸载;通过红波带控制,运用上游交叉口和路段的空间优势,有效地将到达瓶颈交叉口的车流分别截流在上游的交叉口和路段,延长其到达瓶颈交叉口的行程时间,以防止瓶颈交叉口的拥堵蔓延和上溯。选择交叉口进口道协调相位饱和度和路段排队长度比作为评估指标,讨论协调控制策略的启动与结束条件。通过交叉口关联度模型分析协调控制的范围,并对协调控制的绿波带和红波带进行控制方案设计。算例分析表明,绿波带与红波带协调控制策略可以明显降低车辆在干线交叉口上的平均停车次数(-15%)和平均延误(-27%),提高干线交通运行效率。     

基于模糊理论的高速公路入口匝道控制研究

入口匝道控制是缓解高速公路交通拥挤的主要控制方式之一。在分析高速公路交通流运行特性的前提下,选择交通流平均速度、入口匝道排队长度作为模糊控制的输入量,入口匝道调节率作为模糊控制的输出量;然后,借鉴入口匝道控制的原理和模糊控制系统的设计步骤,运用MATLAB仿真软件确定了相应的隶属函数、模糊控制规则、模糊推理以及反模糊化的方法;最后,从交通流平均速度、入口匝道排队长度以及入口匝道调节率这三者之间的输入/输出特性曲面,可以明显地看出该模糊控制系统更符合匝道控制的实际情况,并且在行程时间和总服务流量上均优于定时控制。     

考虑出行者不同理性程度的拥堵交通流分配方法

为研究出行者感知偏好对交通分配结果的影响,本文构建了微观路径选择模型,提出拥堵条件下受路段通行能力限制的交通分配算法。引入出行者决策过程中的后悔和无差别化阈值,考虑出行时间和排队时间的心理感知差异,构建不同理性程度下的路径选择概率模型。在集计水平上,考虑当前路段及其上下游路段通行能力限制、路段车辆空间排队和溢出,提出路段车流量流入、流出的修正方法。采用增量加载分配方法,研究路段车辆的消散特性,再现了从个体路径决策到宏观路网状态的演化过程。基于Nguyen-Dupuis仿真网络,比较不同算法下各路段的拥堵车辆和各路段车辆流入、流出情况。结果表明：出行者个人偏好感知会显著影响拥堵路段的成本函数,是出行者路径选择的关键因素,但是出行者个人偏好对非拥堵路段的车辆流入、流出影响较小;考虑个体偏好的交通分配方法能降低路网的平均饱和度。本文提出的考虑有限理性的拥堵交通分配方法可应用于拥堵路网的交通诱导,有利于促进道路资源的合理利用。     

基于线性模型的高速公路交通事件和干预作用影响下的车流波分析

交通事件的发生导致高速公路正常交通流发生改变,为了促进发生交通事件时车流拥挤或阻塞的消散,减少排队延误,应在事件发生点上游对车流采取一定干预措施.运用流体力学车流波理论,分析了交通事件和干预措施综合作用下对车流状态的影响,建立了基于车速-交通密度线性模型下的车流波波速模型,干预作用产生的干预波和交通事件影响产生的集结波、启动波、消散波相互作用下的车流波位置和对应时刻模型以及分流干预措施解除时刻模型.这些模型为有效确定事件处理方案,尽快消除拥挤或阻塞提供了理论依据.