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.     

广州市城市道路交叉口借道左转应用设计

随着广州市机动化水平的快速发展,城市道路交通拥堵日益突出。广州市越秀区作为老城区,土地资源有限,路网优化空间小,亟待通过有效的交通治理措施挖掘道路通行能力。为解决老城区道路资源有限、通行能力不足的问题,文中基于交叉口流量转向特征,提出交叉口设置可变车道的措施,充分利用出口道的道路空间资源实施借道左转,挖掘道路通行能力,保证交叉口的通行需求;以广州市中山一路-达道路交叉口为例,介绍出口道可变车道的应用设计与实施效果。     

基于交通拥堵下的道路通行能力改善措施

基于通行能力的概念,分析目前产生道路交通拥堵的原因,结合既有道路断面形式,提出采用动态可变车道、适当减小部分用地紧张高速公路中间带宽度、把硬路肩拓宽为一个车道的方式,实现增加车道的技术方案,同时优化标志标线,以达到减少工程投资、改善道路通行能力、延长道路使用年限的目的。     

小型突发事件场景下的应急车辆优先通行策略研究

对于高峰期发生的小型突发事件, 应急车辆优先通行可能对路网造成强负外部性, 同时为保证应急车辆优先通行而采取的信号协调策略可能导致路径选择不可靠。因此, 提出1种基于双层规划模型的应急车辆优先通行策略, 综合考虑应急车辆的时效性以及交通系统的运行效率。路径选择受路径长度等物理条件以及交通状态的影响, 信号控制改变车道通行能力和上下游流量, 进而改变路网状态。以车道组饱和度作为表征路网状态的参数, 并以此联系路径选择与信号控制, 进而构建应急车辆优先通行的双层规划模型。具体地, 上层目标为应急车辆行程时间最短以保证应急车辆出行的时效性, 下层目标为信号控制对交通系统的社会车辆效益最大, 采用改进的前N条最短路径多重标号算法求解。算例结果表明: 相较于传统方案, 应急车辆行程时间增加8.7%, 对社会车辆的延误降低261%, 即应急车辆每降低1%的行程时间以交通系统增加30%的延误为代价。该方案能够以较小的应急车辆延误为代价降低高峰期交通系统较大的延误。      

淄博市柳泉路改造交通设计方法浅析

以淄博市柳泉路改造工程交通组织设计为案例,通过道路断面、沿线交通量、用地规划、周边路网等全面的现状调查分析;采用交通模型对交通量进行科学预测,统筹资源与需求的关系,最终确定了主线双向八车道(含两条公交专用道),外侧增设慢行一体的设计方案。通过建设公交专用道、新建慢行一体等措施,合理分配了路权,保障了公交优先通行权,实现了机非分行,提高了通行能力,改善了城市品质。     

基于动态信号配时的非线性规划模型

为提高整个路网的通行效用,根据周期时长、相位绿信比与机动车延误特征,建立周期波动动态信号配时的非线性规划模型.信号控制系统根据路网中各路段机动车的流量特征,进行动态调整信号周期时长和各相位绿信比的最优配置,从而合理分配各进口车道的通行权.结果表明:运用动态信号配时法和固定信号配时法交通分配的结果基本一致,运用动态信号配时法与固定信号配时法相比,动态信号配时法使机动车在十字交叉口上效用提高10％左右,在T型交叉口上效用提高30％左右,较好地适应各种交通状态的变化.在非机动车交通量较小的交叉口,动态信号配时有利于非机动车通行效用的提高;而在交通量较大的交叉口上,动态信号配时对非机动车的通行效用有较小量的波动.     

高速路网不停车收费车道优化布设方法

合理设置高速公路收费站ETC (Electronic Toll Collection)车道数量，对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC (Manual Toll Collection)车辆混行的情况，考虑ETC的普及率，结合多用户路网均衡模型和排队论方法，建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标，优化设置进出收费站的ETC车道数量；下层模型为多用户路网均衡模型，反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构，表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为，并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法，利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向，解决了下降方向与步长难以计算的问题；通过内嵌优化函数的方式，保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效，且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析，结果表明：随着ETC普及率的提升，收费排队时长按照负指数趋势下降；与按比例布设ETC车道的方法相比，所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间，且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设，提高路网通行效率。     

老城区支路网单向交通组织优化研究

我国城市中的干道拥堵问题日益突出,而老城区支路网由于交通组织的不合理,无法有效分担干道交通压力。本文从单向交通组织的角度出发,分析了老城区支路网采取单向交通组织的可行性,提出了进行单向交通组织优化的方法,进而从降低干道及支路饱和度的目标出发,考虑最大期望饱和度的限制要求,建立了基于多目标的单向交通组织优化双层规划模型。上层规划的决策变量为支路的单向行车组织方案,下层规划在干道、支路通行能力和饱和度限制下进行平衡配流。模型采用遗传算法求解,并利用交通阻抗及路网总行程时间两个参数作为评价指标。最后,本文以武汉市江岸区黄兴路周边路网为案例,对比分析了单向交通组织前后相关道路的交通状况,验证了单向交通组织优化的效果。     

出口车道左转交叉口几何及信号组合优化模型

为了进一步提高出口车道左转这种非常规交叉口的运行水平,提出了一种基于组合设计的优化方法。优化模型以储备通行能力最大作为优化目标,考虑交通流量、车道功能划分、主信号控制、预信号控制、综合功能区长度以及饱和度等约束条件,描述了优化参数间的相互关系,建立了混合整数非线性规划模型。该模型将交叉口几何布置与信号控制的关键参数整合在一个统一的优化框架中,以保障设计结果最优。通过将模型转化为一系列混合整数线性规划,采用分支定界法对其进行求解,进而通过算例和敏感性分析验证出口车道左转交叉口的优化效益。研究结果表明:利用出口车道左转的设计方法不仅可在饱和度较大的情况下显著提升交叉口通行能力,使原本处于过饱和状态的交叉口变为不饱和;而且在低流量水平下,也有助于减少交叉口延误和排队长度,算例中分别降低1.2%和5.1%;并且优化效益随左转交通量比例以及使用该设计方法岔口数的增加而增加,左转交通量比例每增加5%,该设计方法计算的通行能力将增加1%~5%,平均每增加1个岔口的使用,可使交叉口通行能力提高6.1%。     

双开口式逆流左转车道几何设计及信号配时优化

为解决单开口式（即仅有1个预信号开口）逆流左转车道（即通过预信号控制动态借用的出口车道）的长度与左转交通需求匹配效果不佳的问题,通过对单开口式逆流左转车道的设计进行分析,提出1种双开口式（即设置2个预信号开口）逆流左转车道的设计及控制方法。结合逆流左转车道的车辆运行规则,分析单开口式、双开口式逆流左转车道上车辆排队行为特征差异,构建逆流左转车道通行能力计算模型和延误计算模型。考虑主预信号协调控制、饱和度、交通波传递等约束条件,以车均延误最小为优化目标,采用0-1变量表示各个预信号开口是否启用,将常规设计、单开口式、双开口式信号配时整合到1个统一的混合整数非线性规划优化模型中,并给出逆流左转车道长度的设计依据。通过案例分析发现:①在逆流左转车道长度为80 m时,交叉口通行能力提升幅度最大;②当通行能力满足需求时,逆流左转车道长度越短,交叉口延误降低越明显;③若为保证通行能力而采用较长的逆流左转车道时,双开口式逆流左转车道通行效率优于单开口式;④综合考虑延误、通行能力等因素,单开口式逆流左转车道长度宜设置为40~60 m,而双开口式宜设置为80 m左右;⑤双开口式逆流左转车道可根据需要选择是否启用每个预信号开口,应用较为灵活,适用于各种流量场景。