城市快速路交通流特性分析

城市快速路是城市道路网的主骨架,对交通状态进行状态划分及稳定性分析,结合城市快速路交通信息采集系统的交通流检测数据,对速度一流量关系模型进行分析,建立了城市快速路快速交通流流量、速度、占有率关系模型,并进行交通流基本参数时变特性和空间特性分析。首先利用基本图理论,对3种城市快速路交通流状态进行稳定性分析。随后,结合北京市典型路段实测数据散点图,对各种速度一流量关系模型的适用范围和适用程度进行对比分析,从而得出Greenshields模型的拟合效果最好。最后分析交通状态转换过程中的交通流参数时变特性和空间特性,对实际交通疏导有指导意义。     

北京市快速路速度—流量—密度关系研究

以北京市快速环路系统为研究对象,以大量的实测交通数据为基础,分析了流量-密度-速度三者之间的关系,据此来研究北京市快速环路交通流的运行特征;并利用不同的流密度模型进行相应的拟合,从而对各模型的适用范围和使用程度进行了对比分析,为进一步进行北京市快速路交通流特性的深入研究以及进行交通控制优化提供了基础。     

恶劣天气对高原山区高速公路交通流特征的影响分析

为定量分析雨、雪、雾等高原山区常见恶劣天气对高速公路交通流特征的影响,利用长期监测的昆明市小铺—兔耳关高速公路固定监测点的交通流与天气状况数据,针对不同天气的影响,估算不同天气下车速和流量的折减系数,并与恶劣天气对平原地区高速公路交通流影响进行对比分析;然后采用回归分析方法,标定了不同恶劣天气条件下的高原山区高速公路速度-流量关系模型.结果表明:在小雪和中雪天气条件下,高原山区高速公路平均车速分别下降6 km/h和10 km/h,交通流量分别下降5.4%和22.0%;在小雨、中雨和大雨天气条件下,平均车速分别下降3 km/h,5 km/h和12 km/h,交通流量分别下降4.8%,16.4%和16.7%;在小雾和中雾天气条件下,平均车速分别下降6 km/h和14 km/h,交通流量下降比例均未超过3%.      

上海高架道路车流特征研究

流量、速度和密度是道路交通流的三个基本特性,并构成了交通工程学的交通流基本理论。利用上海快速路系统埋设线圈采集的交通流数据,深入研究南北、内环、延安等三座高架快速路的交通流特征,分析“流量-密度-速度”之间的变化关系,确定评价快速路交通运行状况的量化指标,并进一步标定出快速路交通流非饱和以及过饱和2种状态的道路车流分配模型的路阻函数。     

道路路阻函数模型及适用性研究

交通诱导系统中两节点间最优路径的选择是目前的一个难点问题,其中路阻函数的确定是路径优化的核心内容.针对交通流由畅通状态到拥挤状态再到堵塞状态的过程,应用经典交通流理论和实际调查数据,构建交通流诱导系统分段路阻函数模型,以q=10veh/h为一个单位,对函数进行分段拟合,构建高速公路和城市快速路下的分段路阻函数,并对其适应性进行拟合分析.应用结果表明:在不同的流量范围内,高速公路和城市快速路分段路阻函数在自由流状态、高密度状态和低密度条件下适合不同的分段函数.     

道路路阻函数模型及适用性研究

交通诱导系统中2节点间最优路径的选择是目前的1个难点问题,其中路阻函数的确定是路径优化的核心内容.针对交通流由畅通状态到拥挤状态、堵塞状态的过程,应用经典交通流理论和实际调查数据,构建交通流诱导系统分段路阻函数模型,以q=10 veh/h为1个单位,对函数进行分段拟合,构建高速公路和城市快速路下的分段路阻函数,并对其适应性进行拟合分析.应用结果表明:在不同的流量范围内,高速公路和城市快速路分段路阻函数在自由流状态、高密度状态和低密度条件下适合不同的分段函数.      

基于决策树理论的交通流参数短时预测

针对现有交通流参数短时预测方法的不足,考虑到交通流数据序列的非线性特征,提出一种基于决策树理论的非参数预测方法。采用时间序列滞后项将交通流参数序列转化成非参数模型能处理的数据格式。考虑到交通流参数之间存在长期协整关系,构建流量速度滞后项的组合向量,为预测模型提供基础数据。构建基于分类回归树(CART)的交通流参数短时预测模型。基于实际采集的道路交通流数据,对模型在不同等级道路不同速度区间下的性能进行评估。结果表明,所提出的模型相较于常用的时间序列模型,精度有所提高;速度预测准确性普遍高于流量,速度平均绝对百分比误差基本小于13%,而流量预测则达到了30%;采用工作日和周末数据分别建模能够有效提升预测性能;不同速度区间下的预测性能评估显示,模型在各等级道路中速区间的预测结果具有较高的准确性与稳定性。      

不同道路条件对城市路段交通流特征的影响研究

以北京市快速路和主干路作为研究对象,基于微波检测器和视频检测器数据,研究城市路段交通流特征的影响因素.论文利用非线性回归的方法确定路段的通行能力和临界速度值,并采用独立样本T检验的方法评估交通设施属性、道路平纵线形、车道数量以及道路出入口4个因素对交通流参数产生的影响.研究结果表明,城市道路受到间断流设施影响、线形复杂化、车道减少以及出入口车流干扰等因素的影响,城市基本路段的自由流速度、通行能力及临界速度均有不同程度的降低.其中间断流设施对交通流特征参数的影响最为明显,间断流设施相对于连续流设施自由流速度减少了39.8%,通行能力折减了64.29%.车道数对自由流速度的影响次之,单向4车道比单向3车道路段自由流速度增加了16.81%,通行能力增加了14.29%.     

快速路交通流时间序列聚类预测方法与模型

针对快速路路段日交通流曲线的相似特性,提出根据天气好、坏,工作日、非工作日作为特性向量,设计一种时间序列聚类算法对不同时间尺度下快速路交通流进行预测.结果显示:此聚类算法与预测模型充分利用了历史数据,30 min时间尺度下预测精度较高,平均绝对相对误差最低为3.34%.     

基于速度特性的城市快速路常发性交通拥堵研究

基于城市快速路浮动车技术,获取北京市快速路瓶颈路段全天交通流运行速度时间序列数据,对快速路常发性交通拥堵形成及消散进行精细化定量分析。首先应用小波分析技术对数据进行降噪处理,依据速度变化特性将快速路瓶颈处交通流运行状态划分为稳定运行态、拥堵形成态、拥堵态及拥堵消散态4种状态,并分析不同状态下的速度表现特征。研究表明,应用速度变化量可以判别交通流所处状态,而后利用统计学方法给出不同状态之间变化的判断阈值,并归纳出快速路常发性交通拥堵形成时刻、消散时刻及持续时间的判别方法。该方法对拥堵特性判别精度可达80%以上,对交通拥堵预测及交通管理具有明显实际应用价值。      

高速公路交通流密度的主线速度控制设计方法

结合高速公路出入口的实际设置情况、高速公路交通流的运行特点以及高速公路主线速度控制方式的实际需要,对经典高速公路宏观动态交通流模型进行了一定的修正;针对改进后的交通流模型,利用非线性系统控制中的反步设计方法,给出了求解控制率的矩阵方程;并提出了使用模糊控制方法进行主线速度控制的设计思路,为解决交通流模型难以确定、交通流参数难以检测等情况下的交通流密度主线速度控制问题提供了一种新方法。     

隧道与互通出口小净距路段换道可靠性研究

为分析高速公路隧道与互通出口小净距路段在不同交通流状况下的车辆驶出概率,提出了基于交通仿真的安全换道概率模型。首先,采用VISSIM标定仿真模型并进行正交试验,获取小净距路段在不同净距长度、交通量、驶出比例、大型车比例下的交通数据,在此基础上确定瞬时交通流密度及相应车流平均速度的计算方法,构建相应的分布模型,通过K均值聚类算法研究不同速度下的瞬时交通流密度大小和出现概率;同时引入可靠度方法并利用微分法来构建车辆安全换道概率模型,综合考虑车速、车流密度、目标车道临界可插入间隙等因素的不确定性,应用蒙特卡罗仿真法搭建求解概率模型的算法,并通过MATLAB对模型进行求解;针对分流车初始位置的不同,分别得到了不同交通量、大型车比例、净距长度下的换道驶出成功率,进而研究不同交通流状况组合下的净距长度。结果表明：交通量、大型车比例、净距长度对净距路段内侧车道车辆换道驶出成功率有显著性影响,研究结果可为规范的进一步完善提供参考。     

城市快速路匝道交通特性分析

城市快速路建设的速度远不及交通量的增长速度,且目前我国缺乏对其交通流特性及控制技术的系统研究,大量车流从入口匝道无序的汇入主线,严重影响了城市快速路功能的正常发挥。文中以实测数据为基础,利用设计学原理,分析城市快速路入口匝道交通流特性及其对主线交通流的影响,得出在快速路匝道上的车速特性。     

城市快速路通行能力再认识与新分析体系构建

为了解决目前城市快速路通行能力理论与经验研究中存在的3个问题,基于上海城市快速路与美国加州快速路的大量实测数据,从期望通行能力、随机通行能力、动态通行能力与运行通行能力4个方面系统梳理了快速路通行能力的计算方法。研究结果提出依次采用失效前稳定流率、考虑删失数据的生存分析方法、综合考虑动静态影响因素的多层统计分析模型、不同时间占有率/速度区间下的威布尔分布来估计上述4类通行能力;构建了一套适用于城市快速路规划、设计、运行与管理几个不同阶段的通行能力新分析体系,旨在为快速路生命周期全过程的通行能力计算提供关键技术支撑;对比分析国内外基本通行能力研究结果,从规划设计角度给出了基本通行能力的新定义：在通常的道路、交通与管控条件下,某一点或均匀断面,在15%的失效概率下,所容许通过的5 min失效前稳定流率。     

基于BP神经网络的高速公路动态交通流预测

以高速公路交通流预测为研究对象,建立了基于BP神经网络的参数动态修复交通流预测模型。以高速公路宏观动态交通流模型为原型,利用分段辨识法分析了高速公路交通流特性。对BP神经网络层数和神经元的确定,以及转移函数的优化选择进行了深入研究,并给出了基于BP神经网络交通流预测模型的建模方法。对西宝(西安-宝鸡)高速公路交通流实时数据进行了采集、建模和仿真。通过仿真结果与实际结果比较,验证了该模型具有较高的可信度。     

复杂路网条件下高速公路收费费率计算方法

首先分析复杂路网条件下高速公路收费费率的特征,并在阐述高速公路的理论最优收费费率可得性的基础上,结合高速公路交通量预测的步骤和特点,研究一种改进的高速公路收费费率制定的思路及方法,对方法中涉及到的广义交通阻抗进行修正,并对其涉及的参数赋值给予说明;然后借助随机用户均衡(SUE)配流算法完成交通流分配及收费费率制定所需数据序列的计算;最后,通过重庆市绕城高速公路收费费率的计算来进行实例验证。结果表明:复杂路网条件下存在高速公路的理论最优费率,用该方法可以较为准确地计算得到收费费率值。     

山区高速公路移动瓶颈效应对车流状态影响研究

我国高速公路大型货车混入率较高,山区高速公路交通流受移动瓶颈效应影响尤为突出。鉴于此,利用运动学波理论对因低速货车超车形成的移动瓶颈效应进行分析,应用vissim软件进行模拟仿真,通过对不同交通流状态下不同低速货车混入率的仿真结果分析,发现随着交通量以及货车混入率的增加,移动瓶颈效应对车流状态的影响呈加剧趋势,导致小客车行驶速度明显下降,并逐渐接近货车行驶速度。各慢行车队之间出现的较大空隙导致道路资源浪费,道路通行能力下降。该研究结论对深入研究山区道路通行能力具有重要指导意义。     

基于路面抗滑性能的高速公路行车安全分析

对广东省内某大交通流量、交通事故多发的高速公路的路面抗滑性能和交通事故进行收集、整理、分析,采用事故率、雨天事故率、晴天事故率对路面抗滑性能和交通事故进行相关性分析,得到其相关关系,并在此基础上提出基于控制路面事故率来对路面抗滑性能进行针对性的提高或维护。     

快速路交织区车头时距分布特征

针对快速路交织区中车流的频繁交织行为引发车头时距重分布现象,系统研究了快速路交织区车头时距分布的内在规律,得出了城市快速路交织区内车头时距分布随断面流率动态变化的结论。选择北京、上海、广州等7个典型城市的城市快速路系统为研究对象,利用数理统计方法对采集的代表性快速路中A类交织区中车头时距数据进行分车道分断面统计分析,拟合分析及x~2检验的结果表明断面流率小于250 veh/h时,车头时距服从负指数分布;当断面流率位于250～750 veh/h时,车头时距服从移位负指数分布,而当断面流率位于750～1500 veh/h时,车头时距则服从Cowan M3分布,为城市快速路交织区的通行能力分析、规划管理等方面的深入研究提供了理论依据。