高速公路可变限速控制策略安全性效果仿真

为了减少高速公路常发交通瓶颈上游路段运动波传播引发的追尾事故,在分析PARAMICS微观仿真模型的基础上,建立了可变限速控制仿真平台,在高速公路入口匝道交通瓶颈仿真路段,采用事故预测模型定量研究路段内冲击波传播过程中追尾事故的实时风险,提出了减少事故发生概率可变限速控制策略.结果表明:减少事故风险效果最好的控制策略是将阈值设置为预测事故概率等于0.25,限速值变化周期为120 s,限速值降低幅度为20 km/h,恢复幅度为10 km/h,相邻路段限速值差为20 km/h.采用可变限速最优控制策略后,高速公路瓶颈上游路段追尾事故风险降低了20%.      

高速公路与地面道路衔接部交通安全改善研究

高速公路出口匝道与地面道路衔接部是高速公路与地面道路交通流转换的枢纽,交通流溢出现象时有发生,是交通事故的频发区域之一,研究其交通安全改善的方法,对提高高速公路交通安全状况和整体效益的发挥具有重要的意义.本文在分析国内外出口匝道与地面道路衔接部研究的基础上,提出了衔接部的交通安全改善方法,从影响范围的界定、交通安全诊断...     

道路交通事故的影响范围算法

为了及时有效地采取交通流诱导措施以减少交通事故对路网的影响,对交通事故影响范围的确定方法进行研究。首先分析了路段和交叉口两种类型交通事故对路网的影响。以交通波理论为基础进行交通事故影响范围算法分析,将影响范围分成交通事故处理和交通事故持续影响两个时间段,对每一段的交通波速度、排队长度等给出相应的计算方法和步骤,最终得到确定影响范围的流程图。以虚拟路网进行算例分析,证明了算法的可行性和实用性。     

上跨式互通立交出口匝道与地面道路衔接部渠化设计研究

互通立交出口匝道与地面道路衔接部是高速公路与地面衔接道路交通流转换的枢纽,研究其渠化设计方法对优化互通立交及其周边路网的交通流运行状态,提高区域路网服务水平具有重要的意义。本文首先在现场调查的基础上,分析了上跨式互通立交出1：3匝道与地面道路衔接部的交通流运行特性,然后提出了典型互通立交出口匝道与地面道路衔接部的渠化设...     

城市高架道路出口匝道衔接路段交通组织方法研究

本文对大城市高架道路出口匝道衔接路段的交通组织方法进行了研究，分析了不同的交通组织方式对交通运行的影响，提出了各种衔接路段交通组织方式的适用情况，为出口匝道衔接路段及其关联交叉口的交通设计提供理论依据。     

高架道路下匝道衔接交叉口U-turn设计方法

高架道路下匝道地面衔接路段及其衔接交叉口的交通设计是城市快速路交通设计的一个重要组成部分,为解决我国城市高架道路下匝道与地面道路衔接交叉口排队和拥堵日益严重的问题,分析了U-turn设计对交叉口车辆延误和饱和度等运行效益指标的影响,以及U-turn在改善交叉口交通安全性方面的作用。以“变交叉为交织或避免交叉和交织”为目标,分析了高架道路下匝道不同接地类型与不同U—turn形式的最佳结合方法;以交叉口延误与左转交通流路段延误加权最小为目标的最佳U-turn选择模型,给出了高架路下匝道交叉口和路段两种U-turn的设计方法。最后,以上海市某高架道路下匝道及其衔接交叉口为例进行算例分析,实施U-turn设计后,可以显著降低交叉口的饱和度,最大降幅达29％：交叉口的车均延误最大降低60％,交叉口服务水平由D级上升到C级。     

考虑驾驶员预测特性的带有上匝道的宏观交通流模型

高速公路入口匝道车流对高速公路主路车流存在较大影响，在未来车联网环境下，驾驶员能够获取更为丰富的交通信息，并对下一时段的交通状态做出预判.本文提出考虑有驾驶员预测特性的带有匝道的新格点流体动力学模型.基于线性稳定性分析方法，得到关于新格点模型的中性稳定性条件；在非线性稳定性分析中，采用还原扰动法推导模型在临界点附近的mKdV(modified Korteweg de Vries)方程，求解方程所得的扭结-反扭结孤立波，可以用于描述交通密度波在中性稳定曲线附近的传播机制.最后，基于仿真算例验证匝道交通流率和驾驶员预测时间对交通流稳定性的重要影响.     

基于通行能力的城市快速路出口设计方法探讨

城市快速路系统的出口(匝道)通常设置于地面交叉口附近,快速路出口(匝道)交通与地面道路交通之间的相互作用显著地影响快速路以及地面交叉口的运行可靠性,因此,快速路出口(匝道)衔接段对保证下游地面道路的通行秩序以及上游快速路的畅通非常重要.从快速路衔接路段以及快速路下游交叉口与快速路出口(匝道)通行能力匹配性原理出发,对出口(匝道)衔接段提出3种组织形式(组织形式Ⅰ——设交织段,组织形式Ⅱ——设隔离设施,组织形式Ⅲ——路网绕行),并从通行能力匹配、服务水平以及流量均衡性等方面进行分析,给出各自的适用性.最后,利用VISSIM仿真软件分析组织形式Ⅰ的设计参数敏感性,并给出设计建议值.     

高速公路出入口衔接道路系统规划控制研究

高速公路出入口衔接道路是高速公路与城市道路之间的过渡路段,也是城市道路系统中交通拥堵易发路段。目前的标准规范中对这类路段的设置标准并无针对性规定。为探究高速公路出入口衔接道路规划控制要求,缓解衔接道路及节点交通拥堵,首先研究了高速公路出入口衔接道路系统的组成部分及其交通流特性;然后给出了系统的规划控制原则;最后分别对其主要组成部分的规划控制建议及交通组织建议进行了详细的分析和说明,包括衔接道路的等级和横断面控制要求、出入口相交节点规划控制形式、衔接道路沿线节点及路段交通组织规划等。     

基于多点线圈联合数据的高速公路匝道影响范围识别

为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围，本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响，对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的影响阈值。应用京昆高速及二广高速的99个平行式合流匝道和直接式分流匝道多点主线线圈检测器数据的分析结果表 明，所提出方法可识别高速公路主线车流受匝道的影响程度。合流匝道对主线最外侧车道的影响比次外侧车道高4%~69%；A~C级服务水平下，分流匝道对上游主线最外侧车道影响程度比次 外侧车道高6%~29%，D~F级服务水平下，最外侧车道受影响程度比次外侧车道低10%~13%。合流匝道的影响范围是合流点上游350m至下游550m；其中上游160m至下游100m和下游180~ 270m为核心影响范围。分流匝道影响范围为分流点至主线上游850m，其中750~850m、450~ 600m、100~300m为核心影响范围。研究成果可为高速公路匝道交通设计、管控策略和提升仿真可靠性提供依据，可有效降低设置匝道带来的影响。     

交通事故下的交通波特性分析——以广州市机场高速公路为例

针对目前高速公路交通事故时空性质方面研究较为匮乏的现象,提出了一种交通事故时空分析下的交通波划分方法,用于从时空特性对交通事故进行微观分析.利用高速公路交通事故下的车辆时空图建立交通波分析模型,通过拥挤速度和交通事故风险函数获取交通事故的时间特性.分别对各个交通波和交通事故区域进行定义,通过图例展示交通事故的空间分解.通过交通波传播模型和速度及加速度的限制条件建立交通事故下的交通波空间模型,对处于交通波上的时空节点进行筛选以获取交通波方程.以广州市机场高速公路为例对部分事故段绘制车辆时空图,利用交通事故的时空特征对数据进行筛选确定了集结波,启动波,停止波和消散波的方程,集结波和消散波的波速及事故发生点坐标等信息.确定了拥堵区域和消散区域的位置,利用凸包算法计算其面积,同时将该方法利用在该路段其他次的交通事故区域中以得到该方法的普适性.该特性分析方法同样可以用于其他交通事件的微观分析以及特性建模中,具有很强的理论和现实意义.     

交通事故下的交通波特性分析——以广州市机场高速公路为例

针对目前高速公路交通事故时空性质方面研究较为匮乏的现象,提出了一种交通事故时空分析下的交通波划分方法,用于从时空特性对交通事故进行微观分析.利用高速公路交通事故下的车辆时空图建立交通波分析模型,通过拥挤速度和交通事故风险函数获取交通事故的时间特性.分别对各个交通波和交通事故区域进行定义,通过图例展示交通事故的空间分解.通过交通波传播模型和速度及加速度的限制条件建立交通事故下的交通波空间模型,对处于交通波上的时空节点进行筛选以获取交通波方程.以广州市机场高速公路为例对部分事故段绘制车辆时空图,利用交通事故的时空特征对数据进行筛选确定了集结波,启动波,停止波和消散波的方程,集结波和消散波的波速及事故发生点坐标等信息.确定了拥堵区域和消散区域的位置,利用凸包算法计算其面积,同时将该方法利用在该路段其他次的交通事故区域中以得到该方法的普适性.该特性分析方法同样可以用于其他交通事件的微观分析以及特性建模中,具有很强的理论和现实意义.     

城市快速路分层分布式优化控制方法研究

针对城市快速路控制系统对实时道路交通状况不能及时、有效地响应问题，利用时变的交通状态估计与OD矩阵预测信息，基于智能交通控制及分层分布式思想，提出一个新颖的城市快速路匝道控制方法. 采用基于多项式趋势模型的滤波方法对路段总的交通需求进行估计与预测，提前确定道路将来排队长度的上界；对快速路网未来的交通状态进行预测，基于全局最优的思想，提前为路网中各个匝道建立协调约束，为匝道调节率的制定提供依据. 仿真结果表明，分层分布式的快速路控制系统通过协调各个匝道之间的利益，能够有效缓解高峰出行时的拥堵现象，对实现城市快速路网整体性能优化具有现实意义.     

基于交通流特性的高速公路出口匝道与地面道路衔接部安全几何设计

高速公路出口匝道与地面道路衔接部是高速公路与地面道路交通流转换的重要节点,研究其安全几何设计方法,对改善高速公路匝道出口区域内的交通流通行效率和交通安全具有重要的意义。本文在现场调研的基础上,分析了衔接部的交通流特性,明确了衔接部的交通流性质、车辆行驶速度、交通组成等方面的特点;然后,从衔接部的选位、安全几何设计的要点方面提出了衔接部的安全几何设计方法;最后,以山西省汾军高速公路出口匝道与340省道衔接部为例,进行了衔接部的安全几何实例分析。研究表明,本文提出的衔接部安全几何设计方法是一种简单实用、可操作性强的交通设计方法,它对我国现阶段衔接部的交通安全设计具有一定的借鉴意义。     

基于需求预测与CTM的高速公路交通事件影响范围预测

交通事件在高速公路上经常发生,其时间与空间上的不确定性,以及对上游路段和相邻国省道带来的动态衍生影响,使得提前制订具有针对性的预案难度很大.如何快速预测交通事件的影响范围以及交通管控措施的实施效果,成为高速公路应急处置管理的基础.提出基于交通需求预测与元胞传输模型相结合的技术,首先通过卡尔曼滤波算法估计和预测交通需求矩阵,并将上述交通需求加载在元胞传输仿真模型中模拟未来路网的交通运行状态,用于实时、快速预测交通事件发生后未来短时的交通拥堵发展态势.基于该技术,开发了公路网交通运行状态预测系统,通过实际数据的测试,证明该系统在公路网交通事件影响范围预测方面具有良好的精度,并且预测精度随着路网基础交通量的增大而提高.     

一种路网交通流参数的融合预测方法

提出了数据驱动与中观交通仿真融合的交通流预测框架.该框架将数据驱动 方法在路网局部断面和路段的高精度预测能力与中观交通仿真的路网范围预测能力结 合起来,通过可信度高的路网局部断面和路段预测值,在线修正中观交通仿真模型的参 数,使得中观交通仿真模型能够逼近、反映交通流运动趋势,提高路网范围交通状态预测 精度.通过结合路段旅行时间预测与中观交通仿真的实例分析证明,断面和路段预测和中 观交通仿真结合发挥了两者各自的优势,预测结果优于单一的中观交通仿真方法.     

高速公路新型智能光电轮廓标设计

高速公路交通事故频发,重、特大事故占比高,对高速公路行车人员的人身安全产生巨大威胁。高速公路设置的诱导装置功能单一,诱导作用不强。基于上述现状,研发一种可实现高速公路拥堵路段车流密度提示、交通事故报警和事故路段交通诱导功能的新型智能光电轮廓标。结合高速公路交通事故疏导理论,对道路拥堵或事故状态下的车流密度与事故影响范围进行计算,并结合高速公路道路服务水平,对事故影响范围内的车辆进行闪烁报警,有效降低高速公路二次事故发生率。     

高速公路瓶颈路段可变限速控制方法研究

为缓解高速公路瓶颈区域产生的交通拥堵,降低交通波对上游交通流的影响,首先对瓶颈区域上游路段进行区间划分,然后在已有宏观交通流模型基础上,引入速度调解率系数,将其作为控制变量建立可变限速控制系统模型;并采用禁忌搜索算法对建立的模型进行求解.仿真结果表明,对高速公路瓶颈区域上游路段实施分区间可变限速联动控制,能有效地抵制瓶颈区域产生的交通波向上游快速传播,能够在一定时空范围内有效地缓解和消除交通拥堵.     

基于BP神经网络的Q-学习可变限速控制对拥堵路段交通流的优化

为提高可变限速(variable speed limits,VSL)控制对高速公路交通流的控制效能,提出一种连续状态下BP神经网络的Q-学习VSL控制方法。以路网总通行时间、路段内平均速度、平均密度和平均流量为评价指标,应用VISSIM4.30与MATLAB软件对比分析采用与不采用BP神经网络的Q-学习VSL控制时,入口匝道和主线合流区域附近潜在拥堵路段对交通流的影响。结果表明,基于BP神经网络的Q-学习型VSL控制方法对主线瓶颈区域上游易拥堵路段的交通流有明显的优化作用。     

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高速公路匝道控制是一种通过限制进入高速公路车辆数来有效改善高速公路拥堵的交通控制方法。本文通过微观交通仿真对无匝道控制、定时控制及三种广泛应用的匝道控制算法（ALINEA、FLOW、Stratified Zone）进行比较评价。仿真采用AIMSUN NG软件，以澳大利亚昆士兰州太平洋快速路的仿真模型为基础测试模型。研究结果表明，基本的匝道控制可使路网能力比无控制时提高40%。就路网和高速公路主要线路能力而言，在正常的和高的交通需求条件下，ALINEA算法优于其他算法，Stratified Zone在提高入口匝道能力方面最优。就匝道入口能力而言，ALINEA算法的匝道入口能力最低，FLOW算法比Stratified Zone算法略优。本文用基尼系数（Gini coefficient）评价不同算法的道路使用者效用。结论还表明，匝道控制可使高速公路路网和入口匝道能力达到平衡。