基于交通仿真软件的交通组织方案评价研究

结合交通规划软件TransCAD的OD矩阵反推和仿真软件Vissim动态交通分配仿真的技术优势, 提出了一种较实用的交通需求OD推算方法和城市路网动态交通分配仿真技术,建立了城市路网动态交通分配仿真流程,使仿真效果达到了从宏观到微观系统分析路网规划方案以评价路网交通性能与管理效果的目的,并运用该技术方法对重庆市南坪交通枢纽改善工程组织方案进行比选,得出了交通组织方案的优劣.     

Performance Evaluation of Handoff-Based Cellular Traffic Monitoring Systems Using Combined Wireless and Traffic Simulation Platform

Handoff-based cellular probe technologies have been proven to be a cost-effective solution for traffic surveillance due to their low cost, large sample size, and intensive spatial coverage. At the same time, the development of reliable simulation tools that can be used to conduct a feasibility study, performance evaluation, and estimation model testing for cellular probe technologies, especially in the arterial environment, is still limited. In this study, by simulating the real-world signal delaying and wireless signal communication protocols, we establish a simulation platform for evaluating cellular probe system. The simulation platform eliminates unrealistic assumption on static and regular cell boundaries in the existing simulation tools and can provide simulation results similar to field observations. Based on the platform, we compared the performance of cellular probe system under both freeway and arterial environment. We analyzed the impact of traffic conditions, the duration of cellphone calls, and penetration rate on the handoff efficiency, handoff link speed error, and information-disseminating link speed estimation error. In addition, we also provide a detailed evaluation of the accuracy of the intersection delay estimation and the potential error sources and mechanism. The results show that the handoff-based cellular probe technologies attain good performance in traffic monitoring and the proposed simulation platform can reflect the real-world condition on an acceptable level.     

交通冲突技术在ETC安全评价中的应用研究

由于数据缺乏,国内外有关ETC对交通安全影响的评价研究开展甚少。ETC系统对交通安全究竟会产生怎样的影响,如何进行分析评价,是一个全新的课题。作者参考了其它交通设施的安全评价方法并结合我国交通安全管理的实际情况,得出了仅运用事故统计数据模型来评价ETC对收费区安全水平的影响是欠可靠的这一结论,确定采用以非事故间接评价方法暨交通冲突技术对ETC安全进行评价。本文旨在确立ETC系统的安全评价方法并搭建其评价框架,着重探讨了如何在收费区引入交通冲突技术。     

交通影响评价中的交通区分割方法研究

为了在交通影响分析中准确预测道路网络的宏观交通流和局部路口的微观交通流特征,开发了利用交通量分配模型和交通仿真技术组合分析交通影响的方法。首先在地理信息系统(GIS)的支持下,利用Voronoi图对交通小区进行几何分割,并借助GIS的空间聚合分析功能分割相应的属性数据,然后利用MCI(Multiplicative competitive interaction)模型推求新OD矩阵。从而使交通需求预测模型的输出结果可以直接作为交通仿真的初始数据,以便利用交通仿真技术实施关键路口的微观交通流分析。最后通过一个试验验证了方法的有效性和精度。     

OD矩阵推算技术在高速公路影响区交通需求预测中的应用

为了简化高速公路影响区的交通需求预测工作,从分析我国高速公路的特点入手,引入节点OD矩阵和线路OD矩阵推算技术,对传统四阶段法中的交通生成和分布预测过程进行了修改。重点对新预测过程中的一些关键步骤,如对交通区划进行调整以实现线路OD与区域OD间的关联、运用OD矩阵反推技术推算得到现状OD以及进行交通区划的还原等,进行了详细的阐述,并给出新预测方法的流程图和工程应用实例,最后总结出新方法的应用条件。该方法的应用大大减轻了高速公路交通预测的工作量,对高速公路后评价、高速公路项目工可研究等具有重要的理论意义和实用价值。     

基于仿真的高速公路混合收费站通行能力确定方法

高速公路收费站通行能力直接决定了高速公路的通行能力,在总体上制约着公路的交通运行状况。随着电子收费系统(ETC)技术的推广和应用,大量人工收费车道和ETC收费车道并存的混合收费站随之出现,合理地确定混合收费站通行能力是收费系统设计的重要问题。分析了高速公路混合收费站中人工收费和ETC收费的交通流特性,结合现场实际调查数据标定参数并建立了VISSIM仿真模型,获得了收费站人工收费车道和ETC收费车道数在不同比例的情况下收费站的综合通行能力,并给出了收费站通行能力最优时,ETC交通量占总交通量的最佳比例。此外,研究还进行了收费站综合服务能力仿真研究,给出了在输入交通量一定的情况下,ETC交通量分别占10%、30%、50%的情况下收费站的服务能力。研究为混合收费站的合理通行能力确定,以及ETC车道开设方法提供了重要的参考。     

基于 Select Link 的区域 OD 矩阵更新方法研究

在大范围机动车 OD 调查难以开展的背景下,通常采用路段流量进行 OD 反推,针对传统路段流量反推法无法检验分布结构的缺点,提出一种利用局部路段真实 OD 矩阵进行区域 OD 矩阵更新的方法。即从区域先验 OD 矩阵中减去模型 Select Link 计算的特定路段 OD 矩阵,再加上该路段真实 OD 矩阵,通过替换将区域分布结构更新。当区域多个路段真实 OD 矩阵需要替换到区域 OD矩阵中时,采用两步循环替换法:第一步,单个路段循环替换,每个路段替换后的 OD 矩阵作为下一路段 Select Link 计算的输入;第二步,利用第一步的最终结果,对所有路段 OD 矩阵进行整体替换。以桂林绕城(东)高速为例进行验证,与传统 OD 反推方法相比,结果 OD 矩阵长途出行比例提高了7%,反映了区域机动车分布变化规律,路段流量分配值与调查值相关系数达0.99,证明了更新后 OD 矩阵的准确性。      

基于 OD 反推的交通需求分析方法研究

对于影响范围较大、道路系统较为复杂的项目的交通需求分析问题,结合T ransCAD软件平台,提出了基于OD反推的交通需求分析方法。以背景交通量作为路段流量,OD反推得到虚拟分区的客流发生、吸引量,继而进行四阶段交通需求预测。相对于传统"手工"分配,在背景交通量基础上叠加流量的方法,文章提出的方法能够有效避免高估干道,低估次要道路拥堵程度的情况,可以细化到支路层面进行分析。      

Data Fusion-Based Traffic Density Estimation and Prediction

Traffic congestion has become a major challenge in recent years in many countries of the world. One way to alleviate congestion is to manage the traffic efficiently by applying intelligent transportation systems (ITS). One set of ITS technologies helps in diverting vehicles from congested parts of the network to alternate routes having less congestion. Congestion is often measured by traffic density, which is the number of vehicles per unit stretch of the roadway. Density, being a spatial characteristic, is difficult to measure in the field. Also, the general approach of estimating density from location-based measures may not capture the spatial variation in density. To capture the spatial variation better, density can be estimated using both location-based and spatial data sources using a data fusion approach. The present study uses a Kalman filter to fuse spatial and location-based data for the estimation of traffic density. Subsequently, the estimated data are utilized for predicting density to future time intervals using a time-series regression model. The models were estimated and validated using both field and simulated data. Both estimation and prediction models performed well, despite the challenges arising from heterogeneous traffic flow conditions prevalent in India.     

交通网络中动态OD矩阵估计模型研究

动态起点-迄点（OD）矩阵为智能交通系统提供所需的基础数据。为了提高交通网络中动态OD矩阵估计的精度,在最小化路段实际交通量和分配交通量之间差值以及最小化历史OD矩阵和待估计OD矩阵之间差值的基础上,将浮动车采集信息融合到OD矩阵估计过程中;在动态网络加载过程中,OD矩阵估计值如果大于加载车辆数会使网络中的定点问题求解发散。为了避免该情况的发生,基于广义最小二乘模型并引入容量约束,提出1种带不等式约束的动态OD矩阵估计方法。仿真实验表明,该方法对于OD矩阵估计的精度较好,优于带滑动窗的广义最小二乘算法。     

Short-Term Traffic Flow Forecasting for Freeway Incident-Induced Delay Estimation

Freeway incidents not only threaten travelers’ safety but also cause severe congestion. Incident-induced delay (IID) refers to the extra travel delay resulting from incidents on top of the recurrent congestion. Quantifying IID would help people better understand the real cost of incidents, maximize the benefit-cost ratio of investment on incident remedy actions, and develop active traffic management and integrated corridor management strategies. By combining a modified queuing diagram and short-term traffic flow forecasting techniques, this study proposes an approach to estimate the temporal IID for a roadway section, given that the incidents occurs between two traffic flow detectors. The approach separates IID from the total travel delay, estimates IID for each individual incident, and only takes volume as input for IID quantification, avoiding using speed data that are widely involved in previous algorithms yet are less available or prone to poor data quality. Therefore, this approach can be easily deployed to broader ranges where only volume data are available. To verify its estimation accuracy, this study captures two incident videos and extracts ground-truth IID data, which is rarely done by previous studies. The verification shows that the IID estimation errors of the proposed approach are within 6% for both cases. The approach has been implemented in a Web-based system, which enables quick, convenient, and reliable freeway IID estimation in the Puget Sound region in the state of Washington.     

运行时间可靠度在单向交通组织中的应用

运用网络可靠性计算的串并联理论,提出了道路网络中节点OD（Origin-Destination）对之间的路径运行时间可靠度计算方法,建立了基于节点OD需求的路网运行时间可靠度计算模型。在节点OD需求已知的情况下,根据交通组织状况,采用动态交通分配和交通仿真方法获得模型参数,计算节点OD对之间分别在双向和单向交通组织条件下的运行时间可靠度,并建立交通组织方案的临界判别条件,作为单向交通组织方案评价和决策的量化指标。     

基于视频牌照识别的动态交通OD估计仿真优化

为了解决目前基于视频图像自动识别牌照进而推算动态OD的系统缺乏研究手段和工具的问题,应用Visual Ba-sic编程语言,通过组件对象编程技术,研究开发了基于微观仿真模型VISSIM的动态交通OD估计仿真试验平台,包括数据库系统、仿真模型系统以及数据采集处理系统.分别设计了最短路算法、车辆转向率法以及BP神经网络法以提高OD估计精度.上海陆家嘴区域的案例研究结果表明:车辆转向率法OD估计误差在5%以下,其计算效率和精度最优;在视频检测器满布状态下满足动态交通管理OD要求的视频牌照识别精度阈值为80%.     

修正四阶段法在城市交通抗灾规划中的应用

根据地震环境下不同恢复阶段的社会经济活动及交通系统特性,对传统交通预测四阶段法———出行产生、出行分布、方式划分、交通分配的宏观模型进行了修正,讨论了不同模型的参数变化趋势,建议了参数的调整原则及方法,进而以修正四阶段法为基础进行震后交通需求预测。该方法简便易行,预测得到道路通行能力、流量、负荷度和平均运行时间等多个指标,为城市交通系统防灾规划提供决策依据。最后,结合我国东南沿海某城市的工程实践,有针对性的进行了应用和验证。     

基于ADAS联网时空数据的路段交通参数估算模型

交通参数实时获取是道路交通管控的重要基础。针对固定检测器观测范围受限和浮动车数量需求大的问题，研究了1种利用车载ADAS联网数据进行路段交通参数估算的方法。通过分析车载ADAS感知的前向目标参数与交通参数的关系，结合广义交通量定义，并考虑多车道条件下ADAS车辆及其邻近前车的相对运动变化特性，建立了1种非稳态交通条件下的交通参数估算模型。在仿真实验环境下获得定参数据集和验证数据集，完成对模型的参数标定和验证，并探讨时空分辨率和ADAS车辆渗透率对模型估算精度的影响规律。基于实验数据分析，结果表明，时间分辨率降低5 min，所提模型估算误差平均减小3.4%，降低时间分辨率可以提升所提模型的估算精度；空间分辨率降低500 m，流量和密度的估算误差平均减小1.68%，却可能导致速度估算误差平均增加5.19%；ADAS车辆渗透率的增长可以增强估算交通参数和观测交通参数在路段时空区域的契合程度。在ADAS逐渐装车应用的背景下，所提的交通参数估算模型可快速、精准获取路段连续时空范围内的交通量信息。      

单个交叉口模糊控制及Simulink仿真

以车辆排队长度为控制量,提出了一种交叉口模糊控制方法,并以四相位交叉口为例,建立了Simulink仿真模型,在不同交通流数据下将此模糊控制与现有的定时控制比较,对其控制效果进行仿真验证。仿真结果从车辆平均延误、信号周期和车辆的最大排队长度等方面,显示出了模糊控制的优越性。     

基于ETC交易数据的高速公路行程速度提取模型

为了提高高速公路运行状态的监测水平,基于ETC交易数据预处理,根据计算周期内路段ETC数据量的大小,搭建了不同样本量水平条件下行程速度的提取模型.利用包含对象路段的多个OD对ETC交易数据提取路段的行程速度,提出基于OD对速度折减系数和可信度权值的速度修正方法,解决了小样本条件下速度提取可信度较低的问题.以北京市高速公路路段数据进行了现场验证.结果表明,模型的平均绝对误差为4.5 km/h左右,平均相对误差为6.5%左右;高峰和非高峰时期的误差均方差分别为2.38 km/h和3.39 km/h,说明高峰时期的速度提取稳定性优于非高峰时期.仅利用ETC数据不能完整反映车辆的行驶状态,未来可融合其他数据源,进一步提高高速公路运行状态提取的准确性和可靠度.      

基于效用选择的换车道模型

通过论述当前换车道模型的常见实现方式,指出在换车道需求产生过程中广泛应用的PLC方法存在下列不足:(1)不能反映微观特性;(2)不具有普适性;(3)不能准确反应运行环境变化的影响;并从理论分析的角度指出换车道行为是驾驶员在不同车道行驶状态下满意程度的选择结果,其需求产生的过程可以用随机效用理论进行描述。通过引入随机效用理论,建立基于效用选择的换车道模型,并以其作为核心子模型之一,编写仿真程序并对复杂交通流进行验证,得到较好的效果。     

利用因子分析选取车辆跟驰模型输入变量

现有的微观仿真模型中,车辆跟驰模型的构建多数是基于对交通现象的感性认识,有些模型对数据进行了统计分析,却未直接涉及到对输入变量选择的研究。本文运用因子分析非线性多元统计方法提取典型实验数据的有用信息,寻求能够最大程度反映跟车信息的内生变量作为跟驰模型的输入变量。     

ETC车道数对收费站服务水平的影响仿真研究

介绍了收费站仿真模型的主要模块,讨论了仿真程序的总体框架及数据结构,介绍了关键类的主要成员变量和成员函数,在此基础上开发了ETC收费站仿真程序。选择沪宁高速公路无锡东收费站作为仿真对象,对其交通流特性做了调查和分析。利用仿真程序EISP对1条、2条和3条ETC专用车道情况下的收费站平均延误进行仿真,绘制出低、中、高三个代表性交通量下的ETC车道数对收费站整体服务水平的影响图,分析了ETC车道数和收费站通行能力之间的关系,以确定最适当的ETC车道配置数量,为ETC的实施提供依据。