基于抽样车辆轨迹数据的信号控制交叉口排队长度分布估计

排队长度是评价信号控制交叉口运行状态的重要参数之一。现有大多数基于抽样车辆轨迹数据的排队长度估计方法可以实现周期级排队长度估计，但是需要信号配时、渗透率或车辆到达分布等实践中难以获取的输入信息。此外，这类方法在低渗透率条件下往往难以确保估计结果的准确性和可靠性，极大地限制了其实用性。因此，提出一种抽样车辆轨迹数据驱动的时段级信号控制交叉口排队长度分布估计方法，可不依赖任何交通流理论模型和前述输入信息实现排队估计。首先，通过理论推导可以证明时段内抽样车辆的停车位置分布和排队长度分布之间可互相转化；然后，提出一种扩展的核密度估计方法来拟合并平滑抽样车辆停车位置分布，从而有效地适应不同日期和周期的轨迹叠加所带来的波动，提高方法的适用性；最后，基于前述推导和拟合的停车位置分布实现时段排队长度分布、平均排队长度和百分位排队长度估计。分别采用仿真和实证数据对上述方法进行验证和评价。结果表明，通过叠加5 d相同时段的抽样轨迹数据，15 min的平均排队长度估计误差仅为1.59 veh，相对误差仅为9%。同时，面向不同分析时长，只要给定超过100 veh抽样车辆的观测样本，无论渗透率高低，所提出的方法在定时或自适应信号控制交叉口都可实现时段排队长度分布的准确估计，其成果可进一步用于信号控制交叉口运行可靠性评估以及多时段定时信号控制的鲁棒优化。     

交叉口信号控制评价指标体系

通过分析现有信号控制交叉口运行效果评价指标单一、客观性不强的缺陷,结合常用仿真软件及交通大数据,融合机动车与行人通过交叉口的需求,建立信号控制交叉口运行效果评价指标体系,提出高峰小时通过车辆数、白天12 h通过车辆数、各流向平均饱和度3类机动车通行正向指标及交叉口平均延误、交叉口平均排队长度、各流向饱和度均衡系数、行人相位最大绿灯间隔时间、行人相位平均绿灯间隔时间、行人过街平均等待时间6类机动车通行、行人通行负向指标。实例证明,该评价体系中评价指标多样且实际可操作性强,可用于实际交叉口优化评价工作。     

基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计

为了研究如何结合移动检测数据来确定交叉口排队长度,并以此来衡量交通拥堵程度的问题,利用车辆行驶轨迹,分析了通过交叉口车辆的排队特点。根据车辆在队列中的不同排队位置,分车辆通过交叉口时所存在的A,B,C这3种位置,建立了面向延误最小的排队长度估计模型。其中,通过虚拟线圈检测器后开始减速停止在停车线前的A位置车辆排队估计模型基于基本延误模型;减速进入虚拟线圈检测区域停车的B位置车辆排队估计模型基于简化车辆跟驰模型,对可获得车辆行驶轨迹的网联车减速过程进行了重建;减速停止在虚拟线圈检测器前的C位置车辆排队估计模型基于LWR消散模型以及交通流理论算法,并利用网联车车辆行驶轨迹数据进行了加速过程的重建。在此基础上,根据不同位置车辆与队尾网联车的距离不同,对其到达率赋予不同的权重,计算总的排队长度。最后,通过图新地球地图软件投影并筛选车辆在案例交叉口的车辆行驶轨迹,利用微观交通仿真软件VISSIM对本研究的模型进行仿真验证。结果表明,排队长度估计模型与真值的最大误差为12.4%,最小为2.2%,平均误差为8.75%,方差为12.595%~2,绝对与相对误差均保持在可接受范围以内,说明基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计模型能够较为有效地估计城市道路交叉口的排队长度。     

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.     

智能网联环境下无信号交叉口交通自组织方法

针对道路交叉口通行延误问题，基于智能网联环境下的行车定位和轨迹共享技术提出无信号交叉口交通自组织方法，旨在根据车辆的实时位置、行车轨迹以及车速等信息实时计算进入交叉口车辆间的冲突时间差，使得各个方向车流互相预知对方驾驶行为，以实现车辆自组织穿插通过交叉口，以提高交叉口通行效率。实验选择重庆市南岸区白鹤路与桃源路双向四车道典型交叉口为研究案例，根据调查数据和Vissim仿真分析结果显示，所提出的交叉口交通自组织方法比现有信号控制交通组织方式通行时间平均减少了6.39 s,平均通行效率提高了43.6%。     

基于单截面低频检测数据的信号交叉口排队长度估计

针对我国大多数中小城市信号交叉口交通检测数据条件及基于此数据条件下存在的信号交叉口排队长度估计精度不高问题,研究了基于单截面低频定点检测数据的信号交叉口排队长度估计模型.利用时间占有率与流量、速度之间的函数关系对长排队(排队长度超出检测器位置)进行识别.根据信号配时数据切分低频检测器数据,并与信号配时数据匹配.基于交通波理论,通过关键点的判别求取周期最大排队长度.以青岛市山东路-江西路南进口为例进行仿真和实证验证.结果显示,长排队的识别精度达到了90% 以上,不同饱和度下(低、中、高)的信号交叉口排队长度估计精度均达到了80% 以上,其中,中、低饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于20 m/cycle,高饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于45 m/cycle.      

短车道对信号交叉口通行能力影响研究

针对交叉口进口道拓宽后形成的短车道,由于其长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题,结合交通流理论和概率论的相关成果,从定性分析和定量计算两方面研究了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响。针对3种不同的信号相位方案,建立了考虑短车道潜在排队阻塞情况下的车道组通行能力计算模型,并通过仿真对模型进行了检验。在此基础上,进行了短车道条件下相关因素对信号交叉口通行能力影响的敏感性分析。研究发现在交叉口进口道存有短车道条件下,短车道长度、信号相位方案对通行能力起主要影响;同时对通行能力而言,存在最佳信号周期。     

信号交叉口排队离散车头时距统计分析

信号交叉口排队离散车头时距分析，对确定交叉口的通行能力、计算损失时间和信号配时都有着重要的意义。本文通过对实测排队车头时距分析，得到了信号交叉口停车线前排队车头时距的一般特点和统计特性，特别是排队车头时距可用对数正态分布拟合，为进一步分析车辆在交叉口的运行特性奠定了基础。文中还得到了排在第5个位置后的排队车头时距服从同一分布，建议饱和流率的测量从第6个排队车辆开始。     

短连线交叉口信号配时优化

针对短连线交叉口传统信号配时方案造成的车队排队超过路段距离,车流上溯诱发上游交叉口拥堵的难题,建立信号周期模型。以通行能力与车均延误时间之比最小为目标函数,以进口道车辆最大排队长度为约束条件,利用线性规划理论求解,同时探讨模型成立条件。最后选取实例,进行验证,仿真后提出相应评价参数与传统信号配时方案进行对比。     

基于浮动车数据的信号交叉口排队长度估计

排队长度是衡量交叉口性能的重要指标,也是优化交叉口信号配时的关键依据.本文利用浮动车数据建立基于队尾浮动车位置的信号交叉口排队长度估计模型,以队尾浮动车位置为基础项,采用加权平均到达率表示队尾浮动车之后排队车辆的到达率,从而计算信号周期内车辆最大排队长度.算例显示,模型对于队尾浮动车较早进入排队的情况,排队长度估计平均误差相对较大,但随着队尾浮动车进入排队时间的推迟,模型估计值的平均相对误差逐步降低.当队尾浮动车在红灯结束的1/10时间内排队的情况,平均相对误差仅为15%,说明对于队尾浮动车接近红灯结束时到达的情景,模型估计更为准确.     

基于车辆变道行为与排队论的交叉口进口道优化设计

城市信号交叉口进口道处的车辆行驶情况对于交叉口的安全与否起着至关重要的作用,为此,有必要根据车辆在交叉路口行驶的具体情况对进口道线进行具有针对性的设计.本文从车辆排队的角度出发,将车辆的到达与交叉口的信号配时视为一个完整的排队服务系统,在考虑了车辆从变道开始至制动结束进入排队系统的运行特征的基础上,对信号交叉口进口道线长度的设计提出了新的模型,并以北京市某交叉口北进口道为例进行计算,结果表明进口道线长度适宜范围为37~43 m.该模型对交叉路口的规划和评价具有一定的指导作用.     

基于共享相位的现代有轨电车信号优先控制仿真

有轨电车信号优先控制对交叉口车辆通行效率和安全至关重要。文中通过VISSIM仿真系统的VisVAP感应信号控制模块,设计基于共享相位的有轨电车相对信号优先绝对信号优先控制方案,对路中敷设、半独立路权的十字形有轨电车线路交叉口的平均车辆延误、排队长度及停车次数等指标与定时信号进行比较。结果表明,采用共享相位条件下的相对信号优先控制能较好地兼顾有轨电车与社会车辆在交叉口的通行效率。     

平面交叉口城市化改造通行能力及几何设计研究

总结和分析了车流运行特性对交叉口改造类型的选择及通行能力的影响,阐述了改造中设计指标的选取原则。提出在考虑信号周期、绿灯周期、直行车道车辆排队等候长度等因素下右转专用车道展宽段长度、过渡渐变段长度以及出口道长度的几何设计计算方法。通过研究汽车列车右转弯行车轨迹特点的基础上推导了简单型复曲线线形的曲线要素指标,并计算了不同主、副曲线半径下右转车道宽度。     

基于轨迹数据的山地城市干线交通运行评价探讨

当前国内外干线交通运行评价在研究方法上不能准确、客观地反映路段或区域内拥堵所在层次,指标设置上缺少从交通拥堵及交通参与者角度进行考虑,且未考虑交通拥堵类指标和可靠性类指标。文中利用GPS浮动车轨迹数据包含车辆行为及数据丰富、精度高等特点,考虑排队长度、通行时间、交通拥堵类指标、可靠性类指标,建立多层次多指标综合评价模型,对山地城市干线交通运行进行评价。     

基于浮动车停车点数据交叉口车辆排队长度计算方法

浮动车数据中存在许多行驶速度为零的停车点数据记录,它们和交叉口车辆排队长度存在一定的空间关系.针对此提出一种新的基于浮动车停车点数据计算交叉口前车辆排队长度的方法.首先根据车辆停车点地理位置和正常行驶点的连续关系及和路段的相对位置进行地图匹配,提取出路段上交叉口前正常排队停车点数据;然后从正常排队停车点数据中计算出相对交叉口的浮动车数据相对位置关系,根据对浮动车停止点距离交叉口的位置密度分布变化进行2次统计计算,推算出交叉口前车辆排队长度.最后通过实际浮动车数据计算实例对本方法进行了说明和验证.     

基于车头时距与行程时间的排队长度算法

基于电子警察过车数据,分析该周期内车道通行车辆的车头时距变化规律,提出该周期车道排队长度值的实时计算方法。针对多次排队、绿波协调情况,结合通行车辆的行程时间对结果进行修正,得到该周期车道最大车辆排队长度值。通过桐乡市庆丰路实时监控视频对比计算结果,证明本算法具有较高准确性。算法便于工程实践,可为信号配时优化提供数据支撑。     

城市无环岛五路交叉口优化研究

城市无环岛5路交叉口交通拥挤和交通事故频发,提高该类交叉口的安全性及其通行效率是城市交通规划设计研究的重要组成部分。交通学院以武汉市南湖壕沟无环岛5路交叉口为例,采用交叉口复杂度、车辆平均延误、排队长度、停车次数及服务水平作为评价指标,对交叉口渠化、交通组织、信号配时等方面进行组合优化设计研究,结合微观交通仿真软件Vissim进行模拟评价,仿真结果表明优化设计明显改善了该路口交通运行状况。     

信号交叉口车流运行模拟程序数学模型的探讨

分析了信号交叉口车流运行模拟程序的理论基础、研究方法，探讨了车辆的到达、排队、跟驶、冲突等各种运行状态数学模型的建立。介绍了通行能力及延误的得出。     

基于比功率法的信号控制交叉口排队车辆尾气排放估计

为了优化信号控制参数以降低机动车在交叉口上的尾气排放,分别根据排队车辆的减速工况、怠速工况、加速工况,按照比功率法建立了一种新颖的反推估计方法,定量估计信号控制交叉口前排队车辆的尾气排放总量,并建立了信号控制参数优化的尾气排放评价依据,最后应用建立的模型对某个单点定时信号控制交叉口前排队车辆的尾气排放进行了估计.研究结果表明:该方法能依据比功率计算公式反推出加速过程和减速过程经历的所有比功率区间对应的时间长度;可根据车辆的到达和离去特征、信号配时参数计算每周期的总停车次数和平均停车延误,以此作为受信号控制影响的停车车辆总数及怠速工况对应的时间长度;应用该方法估计尾气排放是可行的.     

基于网联车辆轨迹数据的周期排队长度估计

近年，基于网联车辆轨迹数据的交通管控与服务研究方兴未艾。其中，信号控制交叉口排队长度估计备受关注。然而，在低渗透率条件下，单个周期内轨迹稀少且提供的交通信息十分有限。现有研究仅以当前周期内网联车辆轨迹数据为输入，难以获得准确且可靠的周期级排队长度估计结果。因此，融合利用历史网联车辆轨迹数据提供的车辆到达和停车位置信息以及当前周期内实时观测的网联车辆排队信息，提出一种基于最大后验概率的周期最大排队长度估计方法。首先，依据历史轨迹数据的停车位置信息，估计排队长度的先验分布；其次，依据历史轨迹数据的车辆到达信息，估计周期内车辆的历史到达分布，并结合周期内最后1辆排队网联车辆的到达时刻与停车位置，构建排队长度似然函数；最后，基于贝叶斯理论，结合前述先验分布与似然函数，推导周期排队长度的后验分布，并采用最大后验概率方法实现周期最大排队长度的估计。仿真结果表明：所提方法在不同饱和度和渗透率条件下，均优于现有的方法；即使在车辆轨迹数不超过1 veh·周期^-1的低渗透率条件下，所提方法的平均绝对估计误差也不超过2 veh·周期^-1。实证结果表明：在渗透率仅为8.96%的条件下，所提方法的平均绝对误差为2.12 veh·周期^-1，平均相对估计误差为12.4%，同样优于现有同类方法。