高速公路作业区智能车道汇合控制系统研究

在道路的养护维修期间,高速公路作业区由于经常需要关闭车道而形成道路通行的瓶颈,影响着高速公路运行的平稳性和安全性。为降低车道关闭带来的影响,结合ITS技术设计了高速公路作业区的智能车道汇合控制系统的流程,并建立了信息采集子系统、信息处理及决策子系统和信息发布子系统。该系统通过分析交通检测器采集到的实时数据对交通状态进行判别,根据道路的拥挤状况动态选择车道汇合控制方案。最后,通过模拟的方法对系统的性能进行了比较分析,结果表明:智能汇合控制相比于静态汇合控制、动态提前汇合控制和动态延迟汇合控制,性能更为优越,特别是在改善高速公路作业区的安全性和通行能力方面。     

双向四车道高速公路超车道封闭施工作业区交通运行特性研究

为了给高速公路施工作业区的交通组织与管控提供一定的理论依据，针对四车道高速公路超车道封闭施工作业区的车头时距分布特性、车辆换道特性、车速分布特性、道路通行能力等交通运行特性开展研究工作。标定了描述车头时距分布的Erlan模型，拟合出了警告区、上游过渡区车辆换道比例曲线，得到了施工作业区各区段的速度分布曲线，确定出了上游过渡区、警告区、施工作业区段等主要区段的道路通行能力。研究结果表明：车辆换道位置集中分布在警告区末端，且仍有少部分车辆在上游过渡区内不安全换道；各区段的车速变化与作业区的交通控制条件大体相当，但减速过程没有及时均匀地出现在合理减速区域上；从上游正常路段至警告区再至施工作业区段道路通行能力逐渐降低，交通瓶颈的施工作业区段(只有一条可通车的车道)道路通行能力只有1 526 pcu/(h·ln)。     

高速公路改扩建保通车道路断面布置研究

高速公路改扩建施工路段保通车期间,需保证道路交通组织作业安全和通行安全。以柳南改扩建施工路段为背景,为保证路段通行区和作业区合理分配,研究保通车道路断面优化布置。实测5种车道宽度路段的交通流,通过道路通行能力和车辆横向偏移分布研究车道断面布置;通过车速分布和驾驶人员行车心率研究内侧车道侧向宽度布置。此外,利用配对t检验验证交通流数据差异的显著性。结果表明：为保证组织交通安全运行,改扩建施工区保通车车道宽度不宜小于3.25 m,侧向宽度不宜小于0.5 m;车道宽度造成交通流显著差异。     

高速公路改扩建作业区的合理布设

目前我国相关规范并没有对高速公路改扩建作业区的布设做出相应的规定,施工中的一些不合理设置大大降低了作业区的通行能力和运行效率,并且存在诸多安全隐患。针对这一问题,运用交通仿真技术对双向四车道高速公路基本路段的通行能力以及作业区各主要控制区段（如预告段、合流段等）的长度进行研究分析,得到高速公路改扩建期作业区的长度设置标准和布设要求,为今后高速公路改扩建工程作业区的设置提供参考。     

高速公路改扩建期作业区设置对通行能力的影响分析

高速公路改扩建期间的道路条件与正常运营情况相比发生了明显变化,道路的通行能力受到诸多其他因素的干扰。由于影响因素的复杂性和繁多性,笔者采用VISSIM仿真技术对高速公路基本路段通行能力的主要影响因素进行了分析,重点研究了作业区设置对通行能力的影响。通过改变作业区设置条件,得到作业区不同设置条件组合下施工路段允许通过的最大交通流量值,从而提出了高速公路改扩建期间作业区各控制区(合流段、缓冲段等)的长度标准和布置要求。     

突发交通事件后高速公路有效通行能力估算

通过对突发交通事件后高速道路局部交通状态的演变过程的分解,分析了事发点各阶段的通行能力,定义了突发交通事件后高速公路有效通行能力系数。针对引起局部车道临时关闭的不同类型的突发交通事件,利用VISSIM仿真软件进行微观交通仿真,分析仿真评价文件得出了不同类型突发交通事件后高速公路有效通行能力修正表。     

混合交通条件下的车道宽度对通行能力的影响

印度的研究人员在分析了双车道公路混合交通特性的基础上,对不同地区的10段各种宽度的双车道公路的通行能力进行了研究,他们将所有车辆分为9种不同的类型,测算了每段道路各种车辆的PCU值,发现各种车辆的PCU值随行车道宽度变化的规律,以及双车道公路的通行能力与行车道宽度的函数关系,该关系揭示了混合交通条件对通行能力影响的实质,并且利用该结论,可以得到非标准宽度道路的通行能力修正因子,从而可更准确地确定双车道公路的通行能力。     

车道被占用对城市道路通行能力的影响的研究

由于车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素,导致车道或道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象.选取沈阳某高校门前的主要干道发生的两起典型交通事故,以车道通行能力为研究对象.统计每隔30s的车辆数,来算出1h所能通过的标准车最大辆数,并求出单向车道的可能通行能力及各方向行驶的情况进行分析说明同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力影响的差异.     

城市快速路施工区通行能力研究

在实测数据的基础上,对快速路施工区交通运行特性进行了分析,研究了施工区交通组成、饱和流率、车头时距、运行速度等交通参数分布特性,得到了城市快速路施工区通行能力值介于1500veh/h/ln～1700veh/h/ln之间。应用计算机仿真技术,给出了双向8车道快速路单向不同车道关闭形式下的施工区通行能力值。最后分析了施工区的速度、流量和密度之间的关系,给出了拥挤排队状态下速度与流量之间的函数关系式。     

动态可变车道优化算法研究

当交通量具有方向不对称性且道路通行能力不足时,可变车道可以使道路双向通行能力动态适应交通需求,以减小交通拥挤.通过把剩余车道安排到通行能力相对受限制的行驶方向,可变车道应用在全世界的很多拥挤干道、桥梁和隧道上.研究可变车道的交通效率问题,并开发了车道最优分配原则使道路系统适应一天内交通需求的不对称性.通过建立一个最优化模型,确立了设计动态可变车道的步骤,以提高交通网络的总体通行能力,并降低系统总体行程时间.     

动态可变车道在路网通行能力优化中的应用

为利用可变车道增加交通高峰和紧急疏散时道路的通行能力,提出了动态车道反转的技术框架,以实现车道方向快速反转以适应动态交通流变化。建立了动态可变车道交通通行能力分析模型,分析了路段、交叉口和路网的通行能力。提出了整数线性规划和双层规划模型,以最大限度地通过可变车道提高路网的通行能力。结果表明:采用整数线性规划模型和主动式的可变车道管理策略,将使路网通行效率提高72%;采用双层规划模型模拟道路网络更能反映实际的交通运行状态。     

基于IPM和边缘图像过滤的多干扰车道线检测

在基于视觉的自动驾驶环境感知中，路面阴影、雨水、污渍和反光会对车道线识别和车辆导航造成干扰，针对此问题提出了一种基于逆投影映射（IPM）和边缘图像过滤的改进车道线识别方法。通过逆投影方法可以得到原始道路图像的鸟瞰图像，很大程度上增强了车道线的视觉特性并减少了干扰。同时提出迭代聚类分割方法对IPM图像中的灰度值进行分析，并保留与车道线颜色和形态特征最为接近的灰度点作为车道线边缘。随后提出一种搜索统计边缘图像中连续边缘区域的方法，通过分析边缘点并保留最长区域实现过滤道路干扰因素的目的。最后将该算法与其他常用车道线检测算法进行对比。研究结果表明：该方法可以更好地过滤路面各种干扰因素，有效增强干扰环境下识别模糊车道线、实车道线、虚车道线、弯车道线的能力，大幅提高了自动驾驶环境中的车道保持能力，并且由于该方法相比其他方法能够更加有效地去除路面干扰区域，因此识别车道线的速度得到大幅提高，可以满足自动驾驶对于实时性的要求。     

综合客运枢纽车道边通行能力分析

基于对南京火车站车道边出租车流、社会车流的调查,通过分析车道边交通流特性,运用交通流理论建立一定条件下的车道边通行能力计算方法.提出了车道边基本通行能力的定义,分析调查数据获得车辆落客时间的统计分布规律,运用可接受间隙理论计算车辆汇入等待时间,完成对车辆占用停车位时间的调整;接着考虑停车及入口选择行为的影响,对车道边通行能力计算公式进行修正,并将其应用于郑州市综合客运交通枢纽车道边的规划设计.结果表明,当枢纽车道边到达车流服从泊松分布时,方法能够有效定量的计算综合客运枢纽车道边的通行能力.     

短车道对信号交叉口通行能力影响研究

针对交叉口进口道拓宽后形成的短车道,由于其长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题,结合交通流理论和概率论的相关成果,从定性分析和定量计算两方面研究了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响。针对3种不同的信号相位方案,建立了考虑短车道潜在排队阻塞情况下的车道组通行能力计算模型,并通过仿真对模型进行了检验。在此基础上,进行了短车道条件下相关因素对信号交叉口通行能力影响的敏感性分析。研究发现在交叉口进口道存有短车道条件下,短车道长度、信号相位方案对通行能力起主要影响;同时对通行能力而言,存在最佳信号周期。     

基于概率模型的具有短车道的信号交叉口进口道通行能力研究

分析了短车道效应对进口道拓宽车道通行能力的影响,基于交通流理论和概率论,提出了考虑短车道排队阻塞情况下的信号交叉口进口道通行能力计算模型.该模型根据进口道中3种转向车流的比例、短车道几何特征以及信号周期计算一个信号周期中两种不同短车效应的发生概率,并计算各自情况下的进口道通行能力.进一步探讨了该模型中转弯车辆比例、短车道长度、信号周期长度、绿信比的变化对通行能力的影响.研究发现短车道对通行能力的主要影响因素包括左转车比例、短车道长度和绿信比,且当左转车比例在50％左右时,增加短车道长度能显著提高通行能力.此外,使用西安和上海的实测数据对本模型和HCM2000通行能力模型进行验证和对比,本模型的计算结果比HCM2000模型更加精确,误差小于200 pcu/h.     

高速公路养护维修作业区通行能力影响因素的微观仿真研究

影响高速公路养护维修作业区通行能力的因素很多也很复杂，其中车道封闭型式、大车率、坡度、作业区长度是很重要的几个因素，章利用Vissim仿真软件对这些因素进行了微观仿真分析。     

基于超车行为的双车道公路通行能力分析

为了研究双车道公路上的超车行为,定义了可回车车头时距与可超车车头时距,通过超车试验得到了两者的临界间隙值;分析了单向、双向车道的最小通行能力,合理解释了双向车道通行能力值小于2倍单向车道通行能力值的原因;最后确定了中国双车道公路上跟车车头时距值和跟车率。结果表明:根据实测数据及拟合仿真试验得到的双车道公路的基本通行能力为3 000 pcu.h-1。     

驾驶行为特性对道路通行能力影响的量化研究

驾驶行为特性对道路宏观交通流特性及通行能力有着重要影响.但在2010年版《道路通行能力手册》(HCM2010)中,驾驶人总体特征修正系数取值在通常情况下建议为1 ,并未给出具体解释以及进一步量化.为了进一步细化研究不同驾驶员行为特性对道路通行能力的影响,将驾驶员类型分为冒险型、一般型和保守型3种,利用交通仿真软件Vissim 5 .3构建基本路段和交织区仿真场景,提出以仿真实验为基础的通行能力影响量化分析方法.结果表明,在限速为80 km /h的城市快速路上,自由换道行为可以提升道路设施空间利用率,提高交通流由自由运行状态向稳定运行状态的转变速度,而对道路通行能力没有显著影响;跟驰行为与强制换道行为对道路通行能力有显著影响.提出基本路段通行能力分析的修正系数,对应冒险型、一般型、保守型驾驶员分别为1 .04 ,1 .03 ,0 .86 ;交织区通行能力分析的修正系数;在交织比为0 .1~0 .4的情况下,3类驾驶员对应的值有所差异,进一步细化了HCM2010中驾驶员的修正系数.      

不同车道被占用时通行能力的影响因素分析

为了分析导致不同车道被占用时的道路实际通行能力不同的影响因素。采取人为查数法,统计交通事故发生后每一信号周期内通过事故断面的车辆类型与数量,计算出实际通行能力的具体数值。对交通量、上下游交叉口、下游路口转向比例、支路对于封闭不同车道时的道路实际通行能力是否存在不同影响进行逐一分析,并进行VISSIM仿真验证。最终发现封闭一、二车道时的实际通行能力要好于封闭二、三车道时的实际通行能力的原因是因为支路的作用。     

多车道高速公路车道管理方案的模糊综合评价方法研究

本文针对5种代表性多车道高速公路车道管理方案,综合考虑通行能力和交通安全,建立了车道管理方案的评价指标体系,通过计算机仿真,以某多车道高速公路为例,对车道管理方案进行了评价,以评价结果为基础,建立了基于模糊综合评价的车道管理方案决策方法,确定了最优的车道管理方案,研究表明利用本文建立的评价和决策方法,可以针对多车道高速公路具体的运行特性、道路特点和交通需求,获得兼顾通行效率和交通安全要求的车道管理方案。