基于状态观测器的城市快速路交通事故识别

针对城市快速路网中交通事故频发的现象,为及时准确地对事故进行识别,提出一种基于宏观交通流模型的状态观测器估计算法.根据利用交通仿真软件Paramics的实验数据,并结合元胞传输模型(CTM)理论分析事故发生前后,事故路段及其上下游路段的交通流密度分布特征.同时基于路网的交通流模型构建了城市快速路事故的状态观测器估计模型,模型通过估计密度的变化规律,并结合交通状态分布特征来对事故进行识别.以京通快速路为例,通过对观测器估计误差进行计算,得出了实验路段平均百分比误差(MPE)的均值为11.56%,模型估计精度为88.44%.该方法能较为准确的对事故进行识别,为快速路中的交通事故识别提供有效的参考.      

基于改进型CTM模型的城市快速路交通事件仿真

交通事件是城市快速路拥堵的重要原因,有必要对交通事件发生后的交通流特性进行分析。为更好地适用于城市快速路交通流仿真,引入元胞密度和元胞长度2个参数,改进了传统元胞传输模型(CTM)。在Matlab上建立改进的快速路元胞传输模型,考虑不同交通密度条件下拥堵形成过程和消散机理,选取了交通事件后的交通流特征指标并定量计算。结果表明,改进的CTM模型能较好地对城市快速路交通事件仿真,不同交通密度下的交通事件引起的交通流特征有很大差异。     

城市快速路动态网络交通流建模及仿真研究

章从系统角度和网络层面,介绍构建城市快速路动态路网交通流模型的意义和其在交通仿真中的应用,从软件实现角度,指出利用模型开发交通仿真软件时应考虑的几个问题。     

浦东新区道路网交通诱导方案研究

以浦东新区2010年形成的道路网为基础,针对交通地位重要的浦东新区快速路网以及跨越黄浦江的越江桥隧及其相关地面主干道路,从路网的角度研究采用路侧可变信息标志对交通流进行诱导的方案。通过分析浦东新区快速路网和越江桥隧的地理及交通特征,针对快速路上交通流、主干道上拟使用快速路的交通流及越江交通流分别进行交通诱导需求分析,提出采用可变信息标志进行交通流诱导的策略以及可变信息标志的布设原则和发布内容。     

城市快速路匝道控制设计与仿真分析

通过对城市快速路匝道特性的分析,利用神经网络的多模型融合预测交通流,设计了城市快速路协调控制系统,并用仿真实例进行了验证。该系统以匝道控制为手段,减少或消除入口匝道交通流对城市快速路主线交通运行的干扰和影响,使城市快速路能够快速、安全和高效的运行。     

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。     

环形快速路交通流的改进元胞传输模型建立与仿真

交通流模型一直是交通系统中最基本的研究内容.适当的交通流模型可用于路网交通流预测和信号控制.以北京环形快速路为背景,采用改进的元胞传输模型(modified cell transmission model,MCTM)进行建模.在MCTM模型中,放宽了原始CTM模型均等划分元胞的限制,并采用密度代替车辆数表示元胞状态,对不同元胞连接方式(简单连接、融合、分离)建立了元胞交通流传输关系.与广泛应用的微观仿真软件Paramics进行了仿真对比分析.结果表明,与原始CTM相比MCTM虽然大大减少了计算复杂性,但仍然可以准确地描述环形快速路交通流动态特性,从而为进一步的交通流预测和匝道控制提供模型基础.      

城市高架式快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段长度设计优化研究

为改善整个快速路网的服务水平与通行能力，结合车辆在衔接段的交通运行特性，对城市快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段的长度进行优化设计，并以雄楚大道为例，对部分出口匝道、入口匝道与相邻平面交叉口附近衔接段交通流进行调查和分析，采用VISSIM软件建立衔接段长度设计优化计算模型，对衔接段的交通流进行仿真模拟，并将输出指标进行对比。结果表明，在计算长度下，车辆在衔接段的行程时间、平均延误时间以及排队长度都有了较大改善，整体交通运行状态得到了较大提升。该结果验证了衔接段长度设计优化计算模型的合理性。     

快速路进口匝道及其衔接交叉口的协调优化控制模型

为了缓解快速路主线交通流拥挤现象,分析了快速路进口匝道与主线以及与地面衔接交叉口的影响关系,确定了进口匝道不同交通状态下的控制目标;构建了进口匝道与衔接交叉口的3段式协调优化控制模型,提出基于层次分析的分布式求解算法;以1条进口匝道及3个衔接交叉口的典型路网进行试验,采用仿真模拟软件对模型及其算法进行效用评价.仿真试验优化了7次,结果表明:前3次实现了进口匝道排队减少,接着3次优化能够实现通行能力最大,在低交通需求下,优化能使通道平均延误时间减小.研究成果为在供需平衡的基础上优化进口匝道和衔接交叉口的信号配时提供了理论基础.     

基于Vissim的3相交通流理论应用

交通流状态演变机理的研究是交通流理论中重要的一部分.以不同交通负荷下的城市快速路路段来研究城市快速路路段交通流状态演变的机理.由于无法进行大规模交通调查,所以利用Vissim仿真软件,仿真不同交通流量下路段交通流特性的变化情况.统计分析仿真数据,研究了不同交通状态下交通流的特性,并对各个交通状态转变的阈值作了界定,标定了每一种交通状态的密度取值范围.结果表明,在不同的交通负荷下交通流呈现不同的状态,路段上的交通流状态呈现为自由流相、同步流相和宽幅运动阻塞流相3种状态.      

北京市快速路交通组织优化仿真评价研究

研究了利用交通仿真技术对城市快速路交通组织方案进行分析评价的方法,提出了符合城市交通特点的交通仿真工作流程;通过选取北京市典型区域路网开展交通仿真研究,对现状交通问题和仿真数据结果进行定性与定量相结合的分析和评价,验证了城市道路交通组织方案仿真评价分析方法的合理性和适用性。     

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。     

基于时空特征序列匹配的交通流状态估计方法

为了针对无交通流检测器路段更好地进行交通流状态估计，提高估计精度，研究了基于时空特征序列匹配的交通流状态估计模型。通过交通运行指数的计算方法预设城市道路中有交通流参数路段的交通流状态；分析影响城市道路运行条件的各项因素，引入交通流参数与道路参数、路网拓扑参数等时空多维度参数特征，提取3个维度8个特征1个附加维度组成交通流时空特征，构建城市道路交通流DNA特征序列对交通流状态进行描述；将各个特征的值归一化处理，利用WH-KNN匹配方法，得到全路网中与待估计路段最近的交通流状态。实验选取武汉市中环快速路编号为10468、10483以及8816的路段1周数据，假定路段数据缺失，通过所述方法进行交通流状态估计，将估计结果与原始数据结果进行对比。研究表明，模型不仅能够得到无检测数据路段的交通流状态，其状态估计结果的准确率保持在88%以上，且误判结果在1个运行指数等级之内。      

基于卡尔曼滤波的城市快速路交通密度估计与拥堵识别

针对城市快速路网中只有部分路段检测器可用的情况,为准确地估计交通密度并基于此快速识别路网所有路段的交通拥堵情况,研究了基于宏观交通流模型的卡尔曼滤波器设计方法.结合动态图混杂自动机(DGHA)与元胞传输模型(CTM)对快速路网建模,在此基础上推导出分段仿射线性系统(PWALS)模型.基于所得到的模型设计出切换型卡尔曼滤波器进行交通密度估计,并通过将路段密度估计值与临界拥堵密度进行对比来对快速路网的拥堵进行识别.以京通快速路为例进行实验,结果表明,真实值与估计值的平均绝对误差为MAE=0.625 988,显示了所提方法的有效性.      

交通预测信息对路网流量演化稳定性影响分析

在逐日动态演化模型框架下,引入了ATIS的一致性交通预测信息,以研究其对个体出行者的路径选择行为作用以及对整体路网交通流动态演化过程的影响。按照对ATIS交通预测信息的使用与否,将路网中的所有出行者划分为两类,在此基础上,构建了一个逐日交通流演化模型,模拟路网中两类出行者的路径选择动态调整过程。对演化模型的不动点及其存在性、唯一性等理论特性进行了研究。同时,通过对模型稳定性条件的分析,证明了一致性交通预测信息增强了路网交通流演化的渐进稳定性。数值试验结果表明:出行者接收交通预测信息时受到的误差影响越小,路网交通流演化过程越容易趋于稳定。研究结果将有助于智能交通系统的优化设计。     

城市快速路交通拥挤形成时机判定及其控制策略研究

通过对城市快速路交通拥挤特性的分析,提出了交通拥挤形成时机判定的思想,力争在拥挤产生之前就对交通流加以控制,避免交通拥挤的产生;并从全局最优的角度,提出了以路段服务流量最大为目标的可变限速和入口匝道联合控制策略,建立了相应的模型及算法;最后对该方法进行了仿真试验,并与原始方法进行对比.结果表明,这一方法将城市快速路的服务流量提高11.3%,可避免拥挤的产生,维持车流的稳定.     

昆明市二环快速路系统交通评估研究

城市快速路已成为支撑整个道路交通系统运转的关键,昆明市二环快速路系统是昆明主城区的核心交通骨架,承担着区域快速迂回交通和过境交通的功能。交通评估是掌握城市快速路系统道路功能状况,交通流运行状态的有效工具,能够为交通管理、规划设计以及宏观决策提供重要依据。本文采用基于速度分布的快速路宏观评估模型、服务水平评估模型、通行能力评估模型、自由流车速评估模型等方法,从交通运行状况和道路功能两个方面对昆明市二环快速路系统进行了评估,旨在通过科学评估,分析存在的问题,提出管理建议。     

动态交通信息策略博弈协调模型研究

对突发事件下驾驶员路径选择博弈行为进行了分析,基于协调用户和系统利益的思想,结合微波检测数据预测出行者行为的模型,提出了交通事件下变换信息供给策略的交通流诱导双层规划模型和相应的基于滚动时段的求解算法.仿真结果表明:在满足用户需求的同时,路网流量分布趋向管理者期望的方向,并能缩短事件影响和持续时间,缓解交通事件下的交通流振荡现象,改善路网使用效益,该方法具有可实施、操作性强的优点.     

城市快速路交通运行特性及组织原理——以北京市快速路为实例

基于北京市快速路交通流数据,首先介绍了城市快速路交通运行特性,阐述了提升快速路交通运行效果的可能性;其次,讨论了城市快速路交通组织原理,并对相关管理实践进行了反思:一是明确交通拥堵概念和范围,确定快速路交通组织优化的对象;二是强调交通密度是分析拥堵的关键指标,在实践中不应忽视;三是介绍基于交通流理论的快速路交通拥堵的评价方法,并对北京市快速路交通拥堵造成的经济损失进行了粗估.这一方法简单,但直观、易于理解.     

Multi-path Traffic Assignment Model for Avoiding Short-distance Travel on Expressway and Algorithm Design

以快速路与常规道路功能明确及两者的有效衔接为目标,针对目前交通分配模型应用中没有考虑道路功能、忽略次要道路等问题,基于多路径交通分配模型,提出考虑避免快速路短距离出行的有效路径路权值的计算方法并进行算法设计.对构建的路网采用改进后的模型进行路网流量分配,结果显示,比较原有的分配模型,由于减少了短距离出行分配量,快速路及其节点所承担流量得到降低,而与其平行的常规道路被有效利用.而且,根据避免或减少快速路短距离出行的流量分配结果,便于识别与快速路平行或衔接的常规道路,为快速路路段与节点的设计、与快速路平行或衔接道路的改造,以及快速路与常规道路衔接段设计提供依据.