高速公路交通畅通性判别研究

在客货混行尤其是货车占比较大的高速公路运行过程中,货车比例对于交通状态判别有着较大的影响.为了更加准确地判别高速公路基本路段的交通状态,构建了一种基于车速的估算模型,并考虑货车比例因素的交通状态判别方法.以西安市绕城高速某路段进口处的实测交通量为数据流,采用VISSIM仿真软件进行仿真分析,以获取不同货车比例及交通流参...     

基于高斯混合分布的交通拥堵评价模型

为了客观、有效的评价交通拥堵的程度,采用速度指标作为反映交通流状态特征的关键变量,针对交通流速度变量存在混合分布的特点,建立了基于高斯混合分布的交通拥堵评价模型,并将EM算法运用于模型求解,通过对速度变量的聚类分析,以判别交通状态,评价交通拥堵程度.上海市快速高架路实测数据应用模型分析的结果表明:模型可以客观分析交通流...     

城市公交车与社会车辆混合流速度模型及交通运行状态分析

为了精确解析城市公交车和社会车辆混合运行的状态,在基本路段车速模型适用性分析的基础上,引入公交车流量、社会车辆流量、公交车比例等参数,建立了改进的混合机动车运行速度模型,分别选取单向二车道和单向三车道路段进行交通试验调查,采用Metrocount 5600气压管式车辆分型系统进行数据采集并用于改进模型的参数标定,并分别建立了2种车型的速度差模型,提出了路段混合车流3种不同交通运行状态的评价方法。研究结果表明：同等车流量情况下,不同公交车比例对社会车辆速度的影响表现为3个显著的变化区间;随着路段饱和度的增加,社会车辆和公交车之间的速度差呈现出从几乎不变、快速缩小到接近于零3个较为明显的运行状态;考虑车流组成中公交车比例的变化可以细化路段车流畅通状态、拥堵形成状态以及拥堵状态的判别。     

基于尖点突变理论的高速公路交通流状态判别方法

为准确掌握高速公路交通流的运行状态及变化规律,给驾驶人和高速公路管理者提供科学决策依据,通过分析传统交通流计算模型存在的不足,对现有高速公路交通流状态划分方法和基于尖点突变理论的交通流模型进行改进,并引入混沌状态和突变区间的概念,同时添加大车混入率作为改进后的模型参数,得出不同大车混入率下混沌流状态、自由流状态和非自由流状态下的判别标准。以八车道高速公路标准路段为例,借助VISSIM交通仿真软件模拟车流的实时运行状态及变化过程,计算获得仿真情形下不同交通流状态的判别标准和方法。通过对典型高速公路代表性路段实测数据的统计分析,验证了判别标准和方法的合理性与可行性。研究结果表明:交通流在自由流和非自由流状态之间转变时,存在着一种短暂的突变,呈现出一种混沌流的状态;大车混入率对行车速度和时间占有率影响明显,可以对应获得混沌流、自由流和非自由流状态的判别标准;将仿真所获得的交通流状态界定标准与中、美高速公路服务水平划分标准进行对比,自由流状态处于二级或C级及以上服务水平,而且对自由流服务水平的标准要求更高。该方法对于高速公路运营管理、养护路段划分、安全性评价等具有科学、便捷、实用、可行的实际意义。     

高速公路施工区自动车辆行驶轨迹优化方法

为改善高速公路施工区路段车辆运行状态,建立了一种集合优化换道比例和可变跟车时距的换道控制策略.通过引入交通运行效率和冲突风险目标函数并进行在线求解,从而对施工区车辆行驶轨迹进行优化,提高了车辆的平顺性.在网联自动车环境下,以施工区上游路段车辆平均速度为目标函数,借助遗传算法遍历交通流状态集合,求解换道比例,以此调整施工区上游车辆分布.以施工区汇入路段车辆交通效率和冲突风险为可变跟车时距模型的目标函数,调用CPLEX/Matlab求解器得到汇入路段可变跟车时距.为了在线计算和可视化建立了Matlab/Vissim_COM的仿真平台,通过Matlab编程技术以单步仿真的方式提取Vissim车辆信息,将CPLEX求解器和Vissim的封装环境以函数调用的方式与遗传算法结合,对车辆信息进行优化计算和参数反馈.在总仿真次数达到400次时,模型控制得到最优.结果表明,与未实施控制相比,在最优控制中,当仿真时长达到800 s时,每条车道交通量输入达到700 veh/h,优化效果较为明显,即全局车辆在汇入路段"曝光"次数减少,车辆行驶轨迹变的"平滑",全局运行速度提高了48%,速度标准差的变化幅度降低,全局车辆的速度离散性得到改善,以后侵入时间表征冲突风险,冲突次数降低了39%,高速公路施工区车辆运行状态得到了改善.      

基于决策树模型的信号控制交叉口交通状态估计

为了探究城市干道信号控制交叉口交通状态与检测器数据之间的关系,以低频定点检测器(5 min集计)采集的流量、占有率、速度数据与交叉口离线信号配时方案作为特征变量,以路段平均行程速度为标签变量,基于分类回归树(CART)模型,提出了一种新的交通状态估计方法。首先,以车辆路段行程速度为评价指标,将交通状态分为畅通状态、拥挤状态与阻塞状态3类;然后,通过VISSIM软件建立微观仿真模型,采集不同周期时长、绿信比和饱和度下的64 000个样本对分类回归树模型进行了训练与验证。结果表明,训练集估计精度为84.41%,验证集估计精度为84.08%,模型总体估计精度在84%以上。不同因素对交通状态估计的影响程度不同,由大到小依次为:占有率、绿信比、检测器速度、流量、信号周期。最后,以107组微波检测数据与视频数据对模型进行试验验证。验证结果表明,拥挤状态下模型估计精度最高,为89.19%,其次为畅通状态,为75.00%,阻塞交通状态下模型估计精度最低,为63.15%,交通状态总体估计精度为75.70%。可见,分类回归树模型能够较为准确地估计城市干道信号控制交叉口交通状态,该精度能够基本满足我国中小城市交通状态估计需求。     

高速公路弯坡路段小客车自由流运行速度模型研究

通过分析驾驶员在我国山区高速公路自由流状态下弯坡路段的信息采集处理过程,认为弯坡路段的平曲线曲中点前后两部分运行速度是受不同信息的影响。探讨弯坡路段车辆运行速度变化规律,用大量的实测数据建立相应的两阶段弯坡路段运行速度统计模型,为绘制运行速度断面曲线图和交通仿真提供理论基础,同时也为正在进行的《高速公路运行速度设计方法和标准》项目提供数据支持,有助于应用设计一致性理念。     

公交车与社会车辆混合行驶下的交通流模型研究

速度在交通流模型中通常定义为路段车辆的平均行驶速度。但是当路段上社会车辆与公交车辆混合行驶时,社会车辆的平均速度往往要高于公交车辆的平均速度,如果将路段所有车辆的平均行驶速度作为公交车辆的平均速度或社会车辆的平均速度是不合理的。因此,通过对实测数据的分析,本文分别建立了公交车辆与社会车辆的速度模型,这两个模型为正确地分析路段车辆的运行状态、合理地计算车辆路段行驶时间提供了参考。     

基于标准通行能力的山区高速公路特殊路段线形安全评价研究

为了给道路线形质量提供检核依据,在定义了特殊路段的基础上,根据车辆运行的特征,利用流量与车速的关系建立了特殊路段实际通行能力的理论分析模型。将道路按照"平纵线形+结构物类型"的原则进行分段,通过实测代表断面的车速与交通组成计算了不同路段的实际通行能力,并根据交通组成将其标准化,得出了特殊路段线形与标准通行能力的预测模型。以相邻路段标准通行能力的差△C作为路段线形安全性评价的指标,并根据其与运行车速差的关系得到了线形安全等级划分的临界标准。结果表明:在隧道与弯坡段,使用标准通行能力指标评价线形安全性比使用运行车速指标的结果与事故的相关度更高,可弥补传统运行车速评价模型不能考虑道路类型的不足。     

基于参数预测的高速公路交通状态判别

针对目前基于单截面检测数据的高速公路交通状态判别算法存在着判断阈值多,对拥挤样本依赖性强而拥挤样本采集困难等问题,提出了基于交通流预测的交通状态判别模型.预测过程中以车辆的平均占用时间作为预测的目标参数,利用神经网络建立预测模型,并通过相关系数法确定神经网络的输入层.在预测的基础上,以实测值与预测值之间的差值作为判别的依据,判别道路的交通状态.应用广深高速公路实测数据对判别模型的有效性进行检验,并与经典的McMaster检测算法做了对比,结果表明,所提出算法对拥挤样本依赖较少,判别精度高,鲁棒性高.      

基于Vague集的道路交通状态决策信息融合

为了获取更加合理、准确的交通状态决策信息,针对交通状态决策信息的多源、模糊、时变特性,基于vague集建立了浮动车、感应线圈与人工报告作为信息源的模糊信息融合模型,能够实现路段与区域路网的交通状态判别。给出了一个路段多源交通状态决策信息融合的算例,验证了该方法的有效性。该方法同时为主客观信息融合提供了一种实现途径。     

基于车道的瓶颈交通流失效识别实证研究

交通流失效识别是确定交通状态、制定交通管理策略的关键。为精细化识别各车道交通状态的差异,提出以车道为基础,利用速度变形累积曲线将每个时间间隔内的速度波动"转折点"放大,较为精确和直观地确定各车道的瓶颈交通流失效时间。相比于以往基于断面和基于阈值的识别方法,该方法更为精细和客观,不仅能有效识别路段的半拥挤状态,也可以深入分析拥挤的横向、纵向传播特性。以上海市快速路军工路出口匝道附近作为研究对象,结果表明,出口匝道附近的拥挤一般先由最外侧车道开始,平均经4 min 之后扩散到最内侧车道,但在向上游纵向蔓延的过程当中,内侧车道反而比外侧车道更容易发生交通拥挤。      

二分K-FCM结合算法在交通运行状态判别中的应用

正确判别交通运行状态是交通运营管理的理论依据。以高速公路交通状态判别为研究对象,综合考虑交通流三参数(流量、速度、占有率)的基础上,应用模糊C均值(FCM)与二分K均值结合算法对交通运行状态进行判别。首先,对交通数据集分布特征及交通运行状态特征进行分析,确定以V05~V85为最小欧氏距离判别的数据范围。其次,为解决算法收敛较慢及任意初始化质心对聚类结果的不良影响,对传统模糊C均值聚类算法进行了改进,将运行二分K均值算法的聚类结果矩阵作为FCM的初始聚类中心。经检验,改进的FCM可以有效减少算法迭代次数,得到的目标路段交通状态判别矩阵能较精准地划分高速公路不同的交通状态。     

基于高斯混合模型的车辆自由流速度分布

基于车辆速度参数是描述交通流运行的最基本参数之一,在交通状态评价与交通安全性分析中具有的重要作用,针对城市道路不同种类车型混合运行的特征,提出采用高斯混合模型来描述自由流状态下的车辆速度分布.结合实测速度数据中的双峰分布特性,将混合车流车型分为大型车与小型车2类,进而建立了2类型的高斯混合模型,并采用期望最大化算法对模型参数进行估计.通过实测数据验证结果表明,模型能够很好的拟合观测速度数据,并能够有效区分不同类型车辆速度,为确定不同类型车辆限速标准、分析不同类型车辆相互影响提供理论依据.     

基于微观仿真的城市公交专用道设置研究

为研究公交专用道对交通运行情况的影响,以合肥市望江路为例,以实测数据为基础,通过微观仿真软件Vissim构建微观交通模型,提出以最大排队长度、延误作为节点评价指标,以路段运行速度作为路段评价指标,以路网平均运行速度作为路网评价指标的评价体系,从节点、路段、路网层面,定量化评价公交专用道设置对于交通运行情况的影响,为城市决策者提供参考。     

基于支持向量回归的高速公路路段平均速度估计方法

为克服现有高速公路车辆检测器密度稀疏、损坏率高导致所估计的路段平均速度准确率不高这一缺陷,提出一种新的高速公路路段平均速度估计方法。一方面,高速公路收费数据具有车辆信息全面可靠、辐射路网范围广的优点,采取基于轨迹法的修正算法求取基本路段平均速度;另一方面,"两客一危"卫星定位数据实时性好,路网分布相对均匀分散,利用速度-时间积分模型对单车行程速度进行估计,再对单一浮动车作加权平均获得路段平均速度。最后,利用支持向量回归原理,对由高速公路收费数据和"两客一危"卫星定位数据所获取的路段平均速度进行融合处理,得到估计效果更好的路段平均速度。利用广乐高速公路上的实际数据对融合结果进行了验证。结果表明:与单一数据源的估计速度相比,融合后的路段平均速度具有更小的相对误差,更接近真实值,可更好地反映高速公路系统运行状态,为管理者和出行者提供决策依据。此外,分别以15,45 min和60 min作为统计间隔,使用上述融合方法进行路段平均速度估计。结果表明,模型效果与统计间隔大小呈负相关关系;统计间隔越小,模型的均方误差、可决系数、相对误差3个指标也越小;当统计间隔为30 min以下时,估计结果更为精确。     

基于视频数据的交叉口状态判别及排队长度估计

为了评价信号控制交叉口的交通状态及估计周期排队长度,本文以集散波为理论基础,分析视频检测的机动车通过上下游相邻交叉口的数据,提出了基于车辆延误时间的交叉口交通状态判别划分,进一步设计了欠饱和及饱和交通状态下的交叉口最大排队长度估计方法.实例分析表明,本文方法所估计的排队长度比较接近实际调查值,排队相对误差在可接受的范围内,结果验证了所设计的排队长度估计方法是有效可行的.     

考虑多因素修正的山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度模型

为确定山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度规律,使用Metro Count 5600设备对国道G108和G244山区二级公路共128.8 km的71个特征断面车辆速度进行采集.基于实测数据分析了道路平纵线形及前一个断面车辆初始速度对当前断面运行速度的影响,在初步拟定自变量的基础上,分别采用偏相关分析和因子共线性分析对...     

动态输入下路段行程时间研究

以元胞传输模型(LWR模型的离散形式)作为分析工具,以行程时间为研究对象,研究了单车道路段没有出入口的基本路段受交通信号控制影响下的动态行程时间.考虑到路段上车辆密度对车辆速度的影响,文章定义了路段加权密度来表征车辆进入路段时路段的状态.分析结果表明,动态行程时间和车辆进入路段时的流量基本上没有关系;当车辆进入路段时刻一定时,路段加权密度和车辆的动态行程时间成线性关系.     

高速公路护栏基本防护等级适应性评价方法研究

根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)对护栏防护等级的规定,经研究分析,以护栏的防护等级能否与其所在路段的交通负荷相适应作为判断其防护等级是否合理的重要依据。路段基本防护等级适应性评价方法,主要根据交通流特征(车辆类型、车辆质量、运行速度、碰撞角度)参数区间选择,对目前的交通流的护栏基本防护等级进行评价。本文从防护能量的角度建立了基于交通流特征的护栏适应性评价模型并进行了计算机编程开发。