平面交叉口智能化竖向设计

在比较国内外已有的平面交叉口竖向设计软件基础上，提出一种全新的交叉口数学模型——MESH—GRID模型。基于该模型的交叉口设计方法简捷、精确，适用于所有交叉口样式，能快速绘制等高线、标注板块高程，更能实时直观的查看、调整交叉口设计面三维模型。     

智能化交叉口竖向设计系统的研究与开发

在比较国内外已有的平面交叉口竖向设计软件基础上,提出一种全新的交叉口数学模型———MESH-GR ID模型。基于该模型的交叉口设计方法简捷、精确,适用于所有交叉口样式,能快速绘制等高线、标注板块高程,更能实时直观的查看、调整交叉口设计面三维模型。     

自动驾驶环境下面向交叉口自由转向车道的交通控制模型

在未来自动驾驶环境下，自动驾驶车辆之间能相互配合、相互穿插地通过交叉口，而无需信号灯控制。因此，有必要研究新一代的能保障自动驾驶车辆安全高效通行的交叉口控制模型。已有控制模型可分为基于交叉口空间离散的控制模型和基于交叉口冲突点分析的控制模型，目前主要存在控制方式和模型非线性等方面的不足。建立了基于混合整数线性规划（MILP）的自动驾驶交叉口控制（Autonomous Intersection Control，AIC）模型，设计交叉口自由转向车道，允许交叉口所有进口道都能"左直右"通行，将交叉口空间离散为等距网格并建立网格坐标方程，考虑车辆在交叉口内部的行驶轨迹，建立车辆轨迹的上边界和下边界方程，确定行驶轨迹压过的交叉口网格，并建立网格被车辆路径占用的时间方程，使用同一网格同一时间只能被一台车辆占用的冲突点约束保障交叉口安全通行。模型以所有车辆通过交叉口的总延误最低为目标函数，通过将约束条件线性化处理，使用AMPL （A Mathematical Programming Language）并调用Gurobi数学规划优化器对模型进行求解。最后对模型效益进行了案例分析。结果表明：所提模型能有效处理自由转向车道的交通流到达模式，对比已有模型经常采用的先到先服务控制策略，该模型能整体优化车辆通行方案，降低车均延误50.51%，降低最大车辆延误29.12%，同时交叉口空间利用率提高了66.17%。     

交通分配和信号控制组合模型及算法研究

对传统的信号控制模型进行简化，既能使系统的总延误最小，又能保证交叉口的通行能力满足各个路段的交通需求，从而提高交叉口的交通效益，并针对模型的特点设计一种启发式算法——广义的拉格朗日算法，通过简单的算例说明算法是有效可行的。     

平面十字交叉口停车线设计方法研究

城市道路交叉口停车线设计是影响交叉口通行秩序的重要因素之一。本文通过对平面十字交叉口的观测及分析,总结现状交叉口停车线设计的基本模式及问题,提出基于通行条件约束的交叉口停车线设计的实现目标及约束条件。将交叉口停车线设计理论化,给出平面十字交叉口停车线设计的基本模型。最后分析影响停车线设计的因素,并总结规律。在应用方面选择厦门市一个典型十字交叉口进行设计,以检验停车线设计模型的可行性。     

面向自动设计的交叉口数据模型研究

为实现交叉口自动设计和绘制,解决交叉口设计依靠人工经验的问题,采用面向对象方法,建立面向交叉口自动设计的交叉口数据模型,从微观层面对交叉口要素进行建模,详细地表达交叉口要素的空间信息、属性信息以及拓扑关系.提出实现交叉口自动设计的算法,并在 GIS 环境下实现交叉口的自动设计和绘制.实例表明:该模型能够很好的满足 GIS 环境下的交叉口自动设计.     

城市道路平面交叉口设计过程质量控制研究

针对目前国内城市道路平面交叉口设计的理论及应用问题,基于质量控制理论、"交叉口时空一体化设计"和"以人为本"的设计方法提出了交叉口设计过程的质量控制模型;分析了交叉口4个不同设计阶段的校验指标;建立了交叉口设计过程的6个强约束校验指标及其计算模型,包括:多股车流冲突通行能力校验、左右转车道校验、行人等待时间校验、短车道校验、考虑行人、非机动车通行时间及机动车消散时间的机动车通行空间校验以及最小绿灯时间校验.杭州市某典型交叉口改善设计表明该模型可显著提高平面交叉口设计的效率和效果.     

基于两级模糊控制的交叉口多相位控制

针对城市交叉口存在关键车流与非关键车流相互干扰的特点，基于两级模糊控制的思想，研究了交叉口多相位两级模糊控制器的设计思想及设计方法，给出了基本绿灯延长时间和附加绿灯延长时间的算法。仿真结果表明，设计的两级模糊控制器能有效减少车辆通过交叉口的总延误时间，适用于多车流的孤立交叉口多相位信号控制。     

信号交叉口的环境交通容量

基于对环境交通容量和交叉口运行状况的分析,提出交叉口的环境交通容量优化模型。主要利用峡谷街道排放模型和北京工业大学修正箱式模型来确定交叉口污染物的排放。模型的优化目标是交叉口通行能力的最大化,利用了非线性规划理论,并根据一般约束条件下的广义惩罚函数法进行求解。运用实例说明在一定的污染物条件下交叉口所能达到的通行能力。该模型对交叉口的设计、管理和改善有一定的参考意义。     

对称两向平行流交叉口信号配时优化控制研究

为解决传统常规道路交叉口中因设置有左转专用相位导致主路通行效率下降的问题，提出了一种对称两向的平行流交叉口设计方案。通过分析对称两向平行流交叉口的车辆运行规则，制定信号控制相位方案，以交叉口车均延误最小化为目标建立信号配时优化模型。根据各转向车辆到达-驶离图式，推导了对称两向平行流交叉口延误计算模型，并通过VISSIM仿真进行验证。仿真结果表明，当两者车均延误相对误差绝对值的最大值不超过5%时，模型拟合效果较好。应用案例分析发现，对称两向平行流交叉口相对于常规交叉口能够降低30%以上的车均延误，同时在对称两向平行流交叉口设计中，将移位左转车道设置在主路的通行效率要优于支路。     

平面交叉口人行横道和停车线的设计研究

通过对徐州市一些平面交叉口的实地观测和分析,提出系统研究和正确设计交叉口人行横道和停车线位置的必要性。基于通行安全、车辆顺畅和通行能力约束,将交叉口人行横道和停车线的设计理论系统化、更优化,建立了平面十字形交叉口人行横道和停车线设计的基本模型,并通过对信号交叉口通行能力的计算分析,提供了进一步优化停车线位置的途径,实例验证了模型的正确性、有效性。最后,结合VISSIM软件仿真给出了不同等级道路相交时的一些设计值。     

交叉口渐变段线型研究与函数模型构建

减少事故发生、合理的渐变段长度及线型设计,能改善交叉口的通行环境、保障车辆安全行驶、提高路口整体的通行能力.在参考美国关于城市道路交叉口设计相关资料的基础上,对比我国现有城市道路交叉口设计相关技术规范的欠缺之处,结合我国交通参与者实际行车习惯,提出一种符合我国驾驶员驾驶习惯的渐变段线型及其函数模型.通过对现场交叉口车辆进行航拍得到车辆运行轨迹,再将轨迹坐标化,带入Matlab和Spss进行数据拟合,得到交叉口渐变段线型,最终对渐变段线型函数构建,并对模型进行参数标定与简化,使其有利于工程实际计算,为我国城市交叉口渐变段设计提供较为合理的参考.     

城市道路新型连续流交叉口的设计及仿真

针对传统平面交叉口左转车流引起的车流不连续和运行效率低等不足,提出1种城市道路新型连续流交叉口.阐述了连续流交叉口的几何物理模型,从交通空间设计、交通组织设计、交通控制设计3个方面研究连续流交叉口的设计方法,并采用Vissim仿真对传统平面交叉口和连续流交叉口的设计方案进行交通效用评价.结合国内城市道路交叉口的特性,分析连续流交叉口在国内适用性.研究结果表明:连续流交叉口能有效改善交叉口的交通运行效益,适用于我国城市近郊道路交叉口的改造与设计.      

基于神经网络实现交叉口多相位模糊控制

根据城市交叉口交通流的特点，给出了一种交叉口多相位自适应控制算法，综合考虑相邻车道上的车队长度，利用多层BP神经网络实现了道路交叉口多相位模糊控制。仿真结果表明，所设计的模糊神经网络控制器能有效地减少单交叉口平均车辆延误，具有较强的学习和泛化能力。     

一种改进的移位左转车道信号控制方法及其效用分析

针对交叉口传统移位左转交通组织存在的交通冲突与通行效率问题，提出了一种改进的移位左转车道设置方法，并分析改进前、后的交通冲突状况。综合考虑行人与非机动车的过街需求，分析路段左转信号与交叉口主信号之间的协调控制关系，设计改进的移位左转交叉口相位方案，建立移位左转交叉口设计要点计算模型，包括移位左转车道长度、路段左转变道段长度、路段左转车储存段长度。假设车辆到达服从泊松分布，推导并建立改进的移位左转交叉口各相位的延误计算模型。以车均延误最小为目标，构建改进的移位左转交叉口信号控制参数优化模型，采用穷举法给出其求解算法。从左转交通量、移位左转车道长度、交叉方向右转车辆比重3个方面分析改进方法的适用条件，并借助VISSIM仿真，使用在哈尔滨市交叉口收集的数据验证改进方法的效用。研究结果表明：当移位左转车道长度为100 m左右时，该交通组织方式可以发挥最大效益；改进的移位左转交通组织较改进前交叉口车均延误下降了16.1%，验证了所提改进方法的有效性；当左转交通量小于400 pcu·h^-1，交叉方向右转交通量比重大于25%时，采用改进的移位左转方法，交叉口的通行效率改善更加显著。研究成果可为移位左转车道的设置及信号配时提供依据。     

连续流交叉口信号配时优化模型

连续流交叉口是一种非常重要的非传统交叉口设计,通过将主交叉口左转车流转移至次级交叉口的方式,实现主交叉口二相位控制,从而大大提高主交叉口的通行效率。为进一步发挥连续流交叉口的通行性能,对主次交叉口的信号协调控制展开理论研究,提出了一种具有普遍适应性的信号配时优化模型。该配时优化模型能够有效协调主次交叉口的信号配时,最大限度地降低车辆延误、改善交叉口通行能力,生成理想的协调配时方案,在实际应用中,能够确保主次交叉口的可靠运行。在分析连续流交叉口延误的组成和性质的基础上,深入研究了交通流延误和排队随主次信号相位差的变化情况,做相应的场景分析,再通过主次交叉口相位差优化分析,给出了最优相位差的求解方法,大大简化了模型的求解流程。最后,以南昌市某干道交叉口为例,对其进行了连续流交叉口渠化设计,利用所建立的优化模型求解协调配时方案,再通过微观仿真平台进行了交通效益评价。结果表明:所生成的配时方案能够有效降低延误和车辆排队,改善交叉口通行能力;模型计算结果与仿真输出结果相符,进一步说明该信号配时优化模型准确、可靠。     

全设置连续流交叉口信号配时及延误模型

为了解决连续流交叉口车辆多次停车问题，提出了各流向车辆在所遇第2条停车线处不用停车的优化控制策略。通过协调主预信号配时，调整信号控制相位相序方案，促使车辆直接通过所遇第2条停车线，使得左转车辆停车次数由3次减少到2次或者1次，直行车辆停车次数由2次减少到1次。分析各流向车辆到达-驶离图式，构建左转车流在所遇第3条停车线处的延误计算模型，结合Webster经典模型，给出连续流交叉口整体延误计算模型，其计算结果与VISSIM仿真结果基本一致。推导给出车辆不二次停车、车车不冲突以及连续流交叉口自身交通组织等因素所需满足的约束条件，以交叉口车均延误最小化为优化目标，构建连续流交叉口主预信号协调配时优化控制模型，并设计了4种交通场景以验证不同情况下的效益改善情况。研究结果表明：通过信号协调减少1次停车，能够降低50%以上的车均延误和车均停车次数；根据各转向交通量所占比例选择合适的车道分配方案有助于提升连续流交叉口通行效率；在2种策略下交叉口车均停车次数分别为0.88~1.05、0.59~0.77，与已有控制策略约2次车均停车次数相比，明显降低了连续流交叉口车辆停车次数。研究成果可为连续流交叉口控制提供新的视角，对交叉口通行效率的提升效果也更加显著。     

基于Vissim仿真的公路环形交叉口中心岛半径优化设计

环形交叉口的几何设计是交叉口的通行能力重要的影响因素之一.为提高环形交叉口的通行能力,针对原有环形交叉口中心岛设计的不足,通过研究交叉口不同车型比例及车辆行驶轨迹,提出了关于中心岛半径设计的优化建议,建立了适用于公路环形交叉口的中心岛半径设计的优化模型,并利用Vissim仿真软件对其可行性进行了验证.     

基于混合交通流的信号交叉口绿灯间隔设计方法

为了提高不同通行模式下平面信号控制交叉口的安全性,提出一种基于混合交通流的交叉口绿灯间隔计算方法.利用在车流超负荷状态时更贴合实际的交通流实用模型,将绿灯间隔影响因素之一的车辆速度转换为交通量进行计算,避免了车辆速度标定的困难,并基于实测数据验证该车速替换方法的合理性.分析采取不同非机动车通行模式的交叉口的冲突点分布,得到基于最高效率极限的改进绿灯间隔计算方法.为验证该方法对交叉口安全性的改善,选取2种代表性绿灯间隔设计方法作为对比.对宿迁市采用传统渠化方式的项王路-黄河路交叉口进行绿灯间隔设计,在3种绿灯间隔设计方法的基础上完成信号灯配时并进行仿真.结果表明,改进后的绿灯间隔计算方法能在保证交叉口通行效率的前提下减小其冲突发生的可能性,对交叉口安全性的提升效果优于现有绿灯间隔设计方法.该方法能基于不同车流量获取交叉口车辆速度,同时降低相邻相位发生机非冲突的可能性.      

交叉口交通设计的环境效益分析方法研究

以典型城市干道交叉口为分析实例，采用理论分析和实测方法，研究交叉口环境空气质量与产叉口交通流量和停车延误的关系、交叉口环境空气质量指标的预测方法和交叉口交通设计环境效益分析方法，预测交叉口改进交通设计后环境质量效益。