高速公路加速车道长度设计与车辆汇入模型研究

为了探讨加速车道长度对高速公路主线交通流的影响,利用可接受间隙理论,分析上匝道合流区通行特性和通行能力;基于最小车头时距,研究了加速车道上车辆汇入高速公路主线的概率;以高速公路主线和加速车道的车流量、最小车头时距等参数为基础,优化了高速公路加速车道长度设计方法,获得了入口匝道交通流控制模型.结果表明:运用该方法设计高速公路加速车道长度,控制入口匝道交通流,在高速公路主线车流量不变的情况下,入口匝道车流量比传统方法增加了近1倍.     

基于模糊逻辑的高速公路入口匝道控制方法

为提高高速公路入口匝道的控制能力,以达到增进车流平稳性的目的,对传统闭环控制器ALINEA进行了扩展,并结合模糊逻辑理论,给出一种新的入口匝道控制器。该模糊控制器加入了流量变化的因素,以交通流量为控制目标,实际流量与设定期望值的偏差及流量变化量作为输入,根据所设定的模糊规则给出匝道控制率的调节量。最后通过实例对控制器进行了评价。仿真试验表明:该模糊控制器能够快速地将交通流调整到期望状态,可以适应主干道交通流以及匝道需求的大幅变化,有效抑制波动的产生;同传统的ALINEA策略相比,模糊匝道控制器具有更加稳定的控制效果。     

集装箱卡车对高速公路入口匝道通行能力影响的仿真分析

基于合流区交通流作用机理,从时间和空间层面梳理了高速公路入口匝道通行能力的影响因素。结合集装箱卡车混合交通流的合流特征,通过实际观测数据对Vissim仿真参数进行了标定,进而定量分析了主路流量、主路及匝道交通组成、加速车道长度对入口匝道通行能力的影响。研究成果可以为集装箱卡车交通较多的高速公路入口匝道管理、合流区道路设计提供参考依据。     

集装箱卡车对高速公路人口匝道通行能力影响的仿真分析

基于合流区交通流作用机理,从时间和空间层面梳理了高速公路入口匝道通行能力的影响因素.结合集装箱卡车混合交通流的合流特征,通过实际观测数据对Vissim仿真参数进行了标定,进而定量分析了主路流量、主路及匝道交通组成、加速车道长度对入口匝道通行能力的影响.研究成果可以为集装箱卡车交通较多的高速公路入口匝道管理、合流区道路设...     

基于ALINEA算法的城市快速路入口匝道优化控制策略

为缓解城市快速路入口匝道交通拥堵,采用匝道管控技术,以实际工程为依托,收集了道路实际小时观测数据;将主线交通状态根据上下游实时监测的交通数据分为畅通、拥堵、阻塞3种状态,对应不同状态及之间的过渡,将入口匝道管控策略分为无控制策略、控制放行策略、关闭匝道策略;借助VISSIM仿真平台建立道路仿真模型,基于ALINEA算法,设定ALINEA控制参数;以工程高峰小时交通量为输入,对比分析了无控制和ALINEA控制条件下主线交通量、主线运行速度、匝道排队长度的参数变化。研究结果表明:在主线平均运行速度方面,无控制策略和ALINEA控制策略主线平均运行速度分别为52.93、77.64 km/h,采用ALINEA控制策略的主线平均运行速度增大了46.20%;在主线交通量方面,无控制策略和ALINEA控制策略主线平均交通量分别为235.50、270.08 veh/h,采用ALINEA控制策略的主线平均交通量增大了14.7%;在匝道影响方面,无控制策略和ALINEA控制策略匝道平均排队长度分别为13.79、15.50 pcu,采用ALINEA控制策略情况下匝道平均排队长度增加了14.7%。可见,ALINEA匝道管控能够有效提升主线平均运行速度和交通量。     

高速公路入口匝道控制的仿真研究

本文针对Ｍａｒｋｏｓ Ｐａｐａｇｅｏｒｉｏｕ的高速公路交通流宏观，动态，确定性效能流模型，从入口匝道流量对高速公路主线交通流影响的实质出发，通过对入口匝道可汇入量影响因素的详细分析，提出了独立的入口匝道控制和入口匝道联合控制两种控制策略，并以高速公路的总行程时间，总服务流量及入口匝道平均等待时间作为入口匝道控制效果评价的目标函数，将目标函数、交通流模型和入口匝道控制模型化为求解二个最优问题，最后利     

高速公路动态交通流的建模与控制策略

从高速公路交通流的宏观、动态特性出发，首先给出了交通流控制和仿真中常用的宏观、动态、确定性交通流模型，并结合交通调查数据，利用仿真和优化技术对模型中的参数进行辨识，从而获得了能比较准确地描述了交通流真实行为的模型，然后提出了低密度区的可变速度控制，中密度区的可变限速和入口匝道联合控制及出口匝道分流和入口匝道协高控制模型，并给出了上三个问题的最估解，最后利用计算机模拟了受控和未控交通流，其结果令人满     

城市快速路入口匝道速度控制研究

针对现有城市快速路入口匝道控制方法中驶入匝道的车辆需停车后才能汇入主线的典型问题,提出了对城市快速路入口匝道进行速度控制的方法。以速度为控制参量,在传统的需求-容量控制的基础上,提出了匝道汇入速度控制方法,使匝道上的车辆能够不停车地汇入主线;根据快速路主线上下游的通行能力以及运行特征,得到匝道汇入率,再由交通流基本流密速关系,确定匝道上车辆的控制速度。以上海市典型匝道———内环内侧武宁路上匝道为例,借助Vissim仿真软件,建立微观仿真模型,对该入口匝道进行速度控制的仿真评价。结果表明,与定时控制和无控制相比,对入口匝道进行速度控制可以减少路网平均延误和匝道平均延误,提高主线下游平均车速;减少匝道车辆平均停车次数。该类方法特别适合于上坡汇入高架快速路的匝道控制。     

协同自适应巡航控制车辆占比对下匝道分流区混合交通流安全性的影响分析

在人工驾驶车辆、自适应巡航控制（ACC）车辆和协同自适应巡航控制（CACC）车辆的行车行为特征分析的基础上，运用跟驰模型和换道模型分别构建人工驾驶车辆、ACC车辆及CACC车辆在下匝道分流区混合交通流仿真环境，解析CACC车辆占比对混合交通流安全性的影响。选取全速度差模型、ACC跟驰模型、CACC跟驰模型分别作为人工驾驶车辆、ACC车辆、CACC车辆的纵向跟驰模型，利用随意换道模型、强制换道模型分别构建下匝道分流主线段、远近端区的横向换道模型。基于碰撞时间（TTC）、暴露碰撞时间（TET）、整合碰撞时间（TIT）等参数构建交通流安全性评价指标。利用MATLAB进行数值模拟，仿真分析不同CACC车辆占比下的混合交通流安全性。结果表明:CACC车辆占比为40%~50%时，混合交通流安全性恶化最严重，TET和TIT分别增加约68%和89%，车辆速度离散系数为0.9以上；通过在下匝道分流区设置远端强制换道区（设置长度≤ 1 000 m），可有效降低混合交通流的追尾碰撞风险。      

基于分层递阶结构和S模型预测控制的快速路多匝道协同控制模型研究

为缓解快速路匝道拥堵,提出一种基于分层递阶结构和S模型预测控制的快速路多匝道协同控制模型,包括上层主线关联多匝道协同控制模型和下层子系统的模型预测控制,案例分析中以VISSIM为仿真平台,结合MATLAB进行二次开发,结果表明:协同控制模型相对于ALINEA控制模型来说,在快速路主线的平均行程时间和车均延误方面没有优化效果,但是在入口匝道的平均行程时间、平均排队长度和车均延误方面都有较大程度的优化,且从整体上来说,协同控制模型相对于ALINEA控制模型在平均行程时间、平均排队长度和车均延误方面分别优化了14.6%、88.9%和71.7%,总体上能够提高快速路系统,尤其是入口匝道的运行效率。     

基于接入管理技术的高速公路出口匝道与地面道路衔接部的交通流导入控制方式研究

我国高速公路出口匝道与地面道路衔接部的几何设计是一个较为薄弱的环节,交通流"溢出"的现象时有发生,是交通事故频发的区域之一。因此,研究高速公路出口匝道与地面道路衔接部的交通流导入控制方式对改善高速公路匝道出口区域的交通流通行效率和交通安全有着重要意义。基于接入管理的思想,对衔接部的交通流导入控制方式进行研究,从进口道拓宽交通流导入控制、交通流导入方向控制和交通流组合控制三个方面进行了探讨,以期为相关工作提供参考。     

高速公路交通流中等密度区的可变速度和入口匝道联合控制

本文在已建立的高速公路交通流宏观、动态、确定性模型的基础上，结合交通流中等密度区（15≤P≤Pcrit辆／公里／车道）流量大、车速高且存在潜在不稳定等特点，提出了高速公路交通流中等密度区的主线可变速度控制和入口匝道局部积分反馈联合控制策略，最后利用计算机仿真对控制效果了验证，结果表明，采用主线可变速度控制和入口匝道联合控制策略可以消除某些阻塞。     

智能网联车辆交通流优化对交通安全的改善

为改善常规驾驶车辆交通流追尾碰撞交通安全状况,提出智能网联车辆（Connected and Automated Vehicles,CAV）与常规车辆构成的混合交通流车队稳定性优化控制方法。基于全速度差模型,应用集成速度与加速度的多前车反馈构建CAV跟驰模型,考虑CAV混合交通流车辆空间分布的随机性,将各类型局部车队稳定性作为优化目标,以局部车队头车速度扰动为系统输入,以尾车速度扰动为系统输出,应用经典控制理论领域的传递函数法推导局部车队稳定性约束条件;分析关于平衡态速度与CAV反馈系数的车队稳定域,以各类型局部车队能够在任意平衡态速度下均稳定为控制目标,对CAV反馈系数输出进行优化控制;设计高速公路上匝道交通瓶颈数值仿真试验,在不同CAV比例等多种条件下,分析CAV混合交通流优化控制对交通流车辆追尾碰撞风险的影响。研究结果表明：CAV混合交通流优化控制可降低车辆追尾碰撞风险,在碰撞时间阈值小于2 s时,100%比例的CAV交通流可将交通流的车辆追尾碰撞风险降低85.81%以上;在碰撞时间阈值大于2 s时,追尾碰撞风险可降低48.22%～78.80%。所提优化控制方法可有效降低CAV车队优化控制的复杂性,为大规模CAV背景下的混合交通流优化控制以及车辆追尾碰撞交通安全提升策略提供直接理论参考。     

快速路出口匝道衔接道路控制仿真研究

针对快速路出口匝道区域拥挤问题,建立了出口匝道衔接道路（即辅路）控制仿真模型,并通过Vissim验证,对比分析出口匝道衔接道路（辅路）在不控制、让行控制、定时控制和自适应信号控制下交通流的运行特性以及控制效果。通过对仿真结果的分析研究发现：在辅路让行出口匝道车辆优先驶出时,控制效果最佳;当让行控制失效影响出口匝道车辆驶出时,辅路控制是必要的;自适应信号控制能够取得最好的控制效果,总延误约可减少42％,特别是对主线交通状态的改善更可达46％以上。     

不良车辆行为图谱及其在匝道区精细化车道管理中的应用

车辆行为图谱能够综合反映交通流中的车辆行为特征及车辆行为的动态变换,便于分析特定场景下的驾驶行为优劣.本文首先分析了城市道路的车辆行为特征,建立了不同交通流模式下的车辆行为图谱,并结合微观车辆行为对宏观交通流的影响方式,得到针对特定道路环境和交通流模式的不良车辆行为图谱.接着分析了不良车辆行为图谱与交通拥堵之间的致因链生成机制及结构,提出截断拥堵致因链的拥堵缓解方案.匝道区车辆的换道行为对交通流有很大的影响,通过对匝道区车辆换道行为图谱的分析,利用合理的车辆换道行为引导方法,建立面向匝道区精细化车道管理的拥堵致因链截断方法.最后利用VISSIM交通仿真平台进行了验证,结果表明:改善匝道区车辆换道行为图谱能够降低或消解不良车辆换道行为引发的匝道区交通拥堵.     

考虑分心驾驶行为的高速公路合流区安全性评价方法

现有的公路项目安全性评价主要基于车辆运行速度的协调性,并未考虑交通状况和驾驶人可能出现的注意力不集中情况。考虑驾驶人分心驾驶和交通状况,提出一种高速公路合流区安全性评价方法：将驾驶行为、交通流及合流区几何设计等因素纳入到安全评价模型中,构建高速公路合流区的Vissim仿真模型,通过设置临时走神的持续时长和发生概率这两个参数实现对分心驾驶行为的模拟;采用灰色聚类方法综合评价高速公路合流区的交通安全性,构建入口匝道合流区的风险预测模型,并应用该模型预测依托工程高速公路入口匝道合流区的交通安全风险。研究发现入口匝道合流区的风险预测值符合多元线性回归,在相似的交通流状态下随着走神时间、走神概率的增加而单调递增。除了驾驶行为因素,交通量、主线与匝道运行速度差是影响合流区交通安全的另外两个主要因素。当高速公路主线交通量较大时,合理的限速可以降低合流区的风险水平。提出的考虑分心驾驶行为的安全性评价方法可快速、全面地评价合流区的风险水平,为制定合理的交通管制措施、改善公路合流区交通安全提供理论依据。     

上海快速路入口匝道自动控制系统设计及评价

以上海市内环内侧武夷路上匝道为例,设计了基于ALINEA算法的城市快速路入口匝道自动控制系统.介绍了该系统控制方法实现的关键部分,匝道控制阈值的确定以及如何将ALINEA算法与匝道排队长度约束相结合.对该系统的离线模拟结果进行评价,认为ALINEA算法较适用于快速路入口匝道控制,采用该方法可以改善匝道的交通拥挤状况,提高快速路的使用效率.     

高速公路入口匝道连接处车辆等待延误研究

高速公路入口匝道延误由车辆等待延误与车辆加减速延误组成,等待延误占据总延误的80％左右,而对于车辆的等待延误研究较少。文中以排队论和可接受间隙理论等为基础,讨论了高速公路入口匝道连接处的等待延误。在入口匝道和高速公路主线不同车辆到达流量的情况下,分别进行了研究,建立起了相应的模型,获得了匝道车辆的等待延误。等待延误的研究,对于评价入口匝道的通行状况,和作为一项改进入口匝道设计的依据,以及对交通管理和控制策略的评价完善是十分有益的。最后,通过选取模型中的参数数据,用matlab编程描述了匝道车辆等待延误与临界间隙及匝道车辆平均到达率等参数的关系,表明模型较符合实际运行状况,具有一定的适用性。     

基于混杂模糊切换的快速路区域协调控制研究

基于对城市快速路出入口匝道及辅路交叉口的交通流特性分析,利用混杂自动机原理建立了交叉口混杂切换系统模型,并结合出入口匝道的交通流密度来协调交叉口的信号控制.提出了应用模糊逻辑的方法来优化交叉口的相位切换顺序,并用Paramics微观交通仿真软件进行了仿真.结果表明该算法能一定程度上提高车辆的平均速度,是解决城市交通区域拥挤的一种有效方法.     

高速公路车道分配与入口多匝道协同控制方法

为提升多车道高速公路主线合流区通行效率，由于主线合流区各车道交通特征差异，针对多条匝道相互合流再一同汇入主线的情况，分析了主线合流区流量均衡状态、各车道饱和状态和匝道流量对通行效率的影响，提出了多车道高速公路车道分配与入口多匝道协同控制模型，主要通过主线车道控制引导上游主线车辆提前选择合适车道行驶，同时采用入口多匝道控制协调匝道合流区各汇入匝道车辆的驶入，实现主线和匝道的通行效率最大化提升。仿真验证及工程应用结果表明：通过主线车道控制引导上游主线车辆尽量选择内侧车道行驶，尽管会增加内侧车道行驶车辆的车均延误，但明显降低了主线和匝道的整体车均延误，说明主线车道控制与入口多匝道控制相结合对合流区通行效率提升优势明显，且主线合流区各车道流量均衡有助于提升入口匝道汇入效率。