雨天环境下高速公路可变限速控制方法研究

降雨对高速公路交通安全和通行效率具有一定的负面影响.运用可变限速控制技术,根据高速公路实时交通流状态和降雨强度,对各路段限速值进行动态优化和调整,减小降雨带来的不利影响.阐述了雨天可变限速控制系统的总体方案,分析了降雨对能见度和路面摩擦系数的影响,建立了雨天环境下高速公路安全车速计算模型;在宏观动态交通流模型METANET基础上,提出了适用于雨天可变限速控制条件的改进模型,并以控制周期内所有车辆总行驶里程最大为目标,建立了雨天可变限速控制优化模型.利用Matlab软件仿真实验,结果表明,与固定限速方式相比,本文建立的可变限速控制方法可提高雨天环境下高速公路车辆运行速度,并降低各路段车速差,保障雨天环境下高速公路安全高效运行.     

高速公路模糊神经网络限速控制与仿真研究

高速公路限速控制是一个非线性时变系统,难于用数学模型准确建模,提出一种模糊神经网络实现限速控制。本文阐述了网络的结构和学习算法,根据高速公路车辆群状态、路面性能、气象条件等,建立交通流速度限制模糊神经网络模型,并进行了仿真研究。仿真结果表明网络训练速度快、精度高,适合交通流限速控制的在线建模。该方法切实可行,可使交通流更加均匀、稳定,从而提高主线运行的安全和效率。     

雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究

针对雾天环境下高速公路能见度下降导致交通安全和效率降低的问题,提出了一套雾天环境下高速公路的可变限速(VSL)控制方法,包括系统布置、工作流程和可变限速控制策略等,可以根据检测到的实时道路能见度和交通流数据,考虑最大安全车速、交通流运行状态和驾驶员遵从度等因素的条件下,综合确定目标路段的限速值.利用G4高速公路实测数据,在Vissim软件中进行了2组对比仿真实验,结果表明,与无可变限速控制相比,实施可变限速控制的1组,最低车速在平流雾(团雾)环境下提高了27.24%(28.54%),同一控制周期下相邻路段的最大车速差减少了26.42%(41.91%).提出的可变限速控制方法在雾天环境下能更有效地保障高速公路行车的安全和效率.      

消除高速公路运动波的可变限速控制方法

运动波是高速公路一种常见的交通拥堵，可通过可变限速控制有效消除。近年来，研究中提出了大量消除高速公路运动波的可变限速控制方法，却鲜有方法成功落地应用。可变限速控制方法的成功应用需满足3个基本条件，即模型预测的准确性，优化求解的实时性，以及控制方案的安全性，而当前研究中的方法难以同时满足上述基本条件。因此，为提高高速公路交通效率，保障高速公路交通安全，提出了消除高速公路运动波的可变限速优化控制方法。构建了模拟运动波传播的离散一阶交通流模型，解析了可变限速控制对交通效率及安全的影响机理，建立了提升交通效率、保障交通安全的可变限速优化控制方法。利用数值仿真模拟，测试了轻微拥堵与严重拥堵2种不同场景下限速控制方法的控制效果，评估了控制方法在提升交通效率和安全方面的表现，对比了所提方法与文献经典方法在控制效果上的优劣。结果表明：可变限速优化控制方法在2种场景下降低总行程时间分别为10.1%和10.6%，降低事故风险指标TET分别为72.6%和73.1%，降低事故风险指标TIT分别为92.4%和82.9%。与文献方法相比，在预测模型准确性以及对交通流效率与安全的改善方面均有提升，其中在严重拥堵测试场景下，效果提升更为显著。     

高速公路限速策略优化方法与评价模型

为解决限制速度值确定不合理、限速方式不适用以及限速区间长度设置不恰当等问题, 对驾驶人行驶体验以及限速管理可信度的负面影响, 优化了高速公路限速区间最小长度、限制速度值、限速区间划分的确定方法, 进而提出了以安全车速与通行效率为依据的高速公路限速区间优化与评价模型。依据驾驶人视认距离、限速标志设置前置距离和驾驶人心理稳定距离, 标定计算模型中的限速区间最小长度。以行驶速度是否易发生突变为标准, 采用不定长法将不同路段划分为6种组合类型, 建立基于不同组合路段的限速预测模型。采用有序聚类分析法中基于划分和层次的分析方法, 以满足限速区间最小长度和交通延误最小2个方面为目标进行优化限速区间的划分。同时, 选取交通冲突率作为表征交通安全的指标, 选取交通延误时间作为表征交通效率的指标, 建立评价指标模型; 最后通过对比分析优化前后的指标来验证限速区间优化方法的有效性。以某山区高速公路为对象应用VISSIM开展限速优化仿真实验, 结果表明: 优化后安全评价模型参数值比原方案降低了约29.49%, 效率评价模型参数值比原方案提高了约21.90%, 优化后的高速公路整体安全性以及通行效率均得到提高。所提出的高速公路限速区间确定方法以速度突变为基准, 结合路段的属性及指标特点, 能够优化限速区间长度的制定和区间的划分。      

高速公路扩建项目施工区交通组织方案优化

针对高速公路扩建工程施工工艺，对常见施工工作区类型进行了划分。在交通流调查基础上，对高速公路施工区各控制区段的速度分布规律进行了分析。以南京市机场高速公路扩建项目为例，以实际调查数据为基准，结合VISSIM软件仿真实验结果，对几种典型工作区内部的交通组织提出了相应的设计方案。仿真结果表明，当高速公路施工区上游过渡段长度设置为50m时能显著提升工作区的通行效率和安全性。     

考虑高速公路运行风险的雨天可变限速方法

为保证雨天环境下高速公路行驶安全，降低道路整体运行风险，结合雨天风险特征，开展考虑运行风险的雨天可变限速研究。首先应用随机森林模型，标定雨天环境下高速公路动静态风险因素的特征重要度，并结合熵值理论，建立高速公路风险模型、计算风险系数、划分风险等级;之后，以空域自适应算法中可变限速推演变化规律为基础，考虑大、小型车的行驶特征，结合预期风险、雨天停车视距、水膜厚度等因素，优化可变限速模型，细化大、小型车辆的初始控制值，进而提出不同降雨强度、不同能见度下的可变限速推荐值；在此基础上，利用驾驶模拟实景仿真系统、心理生理检测设备、微观交通流仿真软件，开展可变限速系统控制值合理性及驾驶人行车适应性与交通流运行状态的实证分析。研究结果表明：随着能见度降低和降雨量增大，在可变限速控制下，驾驶人呈现出交感神经兴奋性减弱、副交感神经兴奋性增强、心理紧张度降低的状态，其平均心率、心率变异性高频值、心率变异性低频值、心率变异性差异值分别由74.13、0.121、0.643、2.37变为78.23、0.192、0.567、2.01，驾驶人对限速方案的适应性良好；同时，可变限速可保证道路整体通行效率，不会造成交通流风险震动，在小型车、大型车限速分别为80、60 km·h^-1和小型车限速60 km·h^-1、大型车禁止驶入场景下，碰撞时间均值、中值大于未限速场景，各车道的行车安全性均能得到保障;提出的雨天可变限速控制方法合理，且具有一定工程适应性，能为异常天气高速公路宏观车流主动防控提供理论支撑。     

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。     

山区高速公路小型客车运行速度控制策略研究

我国高速公路速度控制主要是依据高速公路的设计速度,往往不能准确反映公路实际行车条件或者运行速度。本文针对广西河池到百色的山区高速公路等现状,系统分析现行限速方案的利弊,结合交通量和交通事故分析等因素,提出通过针对不同路段实施不同的限速处理,加强高速公路应急保障预案,完善应急救援措施等方法和策略,提高小型客车限制速度,提高山区高速公路通行效率,促进山区经济社会发展。     

交通事故条件下高速公路限流研究

为保证高速公路在交通事故条件下的道路通行能力、整体路网的可靠度和交通运行效率,分析了高速公路交通事故和交通流的基本特征,不同类型限流方法的特点及优缺点。结合线性控制算法与交通事故条件下高速公路的实际情况列出四个约束条件,建立了入口匝道控制模型。最后运用Matlab等软件分别从主线可插人间隙的3种情况下进行分析计算,确定出交通事故条件下匝道限流控制的最大值。为今后高速公路交通事故路段交通组织与管理提供了决策和依据。     

面向高速公路匝道合流区通行效率的车路协同限速方法

随着电子商务的不断发展,道路物流交通所面临的压力日益增长,而车路协调技术的出现为缓解这一问题提供了有效的解决方案。其中,高速公路动态限速系统是提升高速公路通行效率的关键技术。为此,针对高速公路匝道口合流区应用提出一种主路车辆动态限速方法。该方法通过路侧单元(Road Side Unite,RSU)对高速公路主干路和匝道交通状况进行实时感知,从而控制主路车辆的实时行驶速度,使匝道上车辆以零等待方式顺利进入主路,在确保交通安全的同时提高通行效率。而且,文中方法通过了双向耦合车联网仿真平台的验证。该平台通过对网络仿真器和道路仿真器的双向耦合,使车联网仿真环境更加接近真实场景。实验数据表明,文中所提出方法在实现匝道上车辆零等待时间的前提下,提升了主路车流速度94%以上,降低二氧化碳排放量至少20%。     

高速公路扩建施工区中央分隔带开口合理长度

高速公路扩建时,交通流由中央分隔带开口处驶入对向车道,形成一幅双向通行的施工区,该路段属于通行能力的瓶颈路段。本文利用交通仿真工具,分析了不同中央分隔带开口长度情况下,交通流运行特征,确定了中央分隔带开口长度对通行能力的修正系数。     

广州西二环高速公路限速值合理性评价方法

高速公路速度管理涉及到交通安全与运行效率两者之间的矛盾,限速值则是高速公路速度管理的核心。合理的高速公路限速值不仅可以利用好道路设施,保障道路通行能力,还可提高道路交通安全水平,减少财产损失。针对广州西二环高速公路的合理限速确定需求,采用模糊层次分析法,定性与定量相结合,构建层次结构评价模型,并计算各因素权重,最终进行模糊评价,得出高速公路限速值合理性分数,对高速公路限速值合理性进行评价,通过多年应用结果证明该评价方法切实有效。     

高速公路速度控制设施的实施效果分析

以中国目前高速公路普遍应用的速度控制设施为研究对象,分别选取了限速标志、摄像头、横向减速标线3种速度控制设施,在综合交通事故数据分析的基础上,对3种限速设施的上、下游交通流的大、小车运行速度、运行速度标准差、20 km·h~(-1)速度差幅度车辆比例进行对比分析;通过对前、后车辆速度变化的显著性检验分析,研究了道路线形几何特点、交通流构成、交通流速度、限速方法与速度控制设施对车辆运行速度的影响。结果表明:监控摄像头对驾驶员遵守限速行车有显著影响;限速标志与道路警告标志联合设置的效果显著优于限速标志单独设置;上述3种限速设施的实施效果均限于一定的范围内。     

基于遗传算法的PARAMICS可变限速仿真参数自动标定

仿真技术被广泛应用于可变限速控制技术的研究中.为保证可变限速控制的仿真结果与真实情况相符,采用遗传算法对PARAMICS仿真模型中可变限速控制参数标定进行研究.阐述了可变限速控制路段的交通流参数采集,提出了在PARAMICS仿真模型中针对可变限速控制的参数自动标定流程,分析了基于遗传算法的可变限速控制参数标定结果.实验表明提出的参数标定方法能够有效的确定可变限速控制仿真过程中关键参数取值,参数标定后的仿真结果与真实数据更为接近,提高了仿真精度.      

基于交通安全的高速公路出口区域限速确定方法研究

高速公路出口区域分流车辆常因不能充分减速高速驶入匝道，而引发追尾事故。文中应用微观仿真软件Vissim模拟沪蓉高速公路宜昌至恩施方向野山关出口处交通流状况，提出了一种改善出口处行车安全的分段限速方式，并对几种限速措施的效果进行了评价。     

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.     

浓雾下高速公路可变限速控制方法

为解决浓雾时高速公路行车交通安全问题,并改变原有的固定限速措施,提出以安全允许速度为基准的可变限速控制方法。以道路交通安全法对浓雾下车速的规定为基准,考虑交通法里并未提及道路线形条件、路面状况等因素对限速值进行计算,并采用监测器数据近似代替个体车辆数据进行数据优化,得到浓雾行车安全车速及安全行车间距取值。基于此限速信息对动态可变限速信息牌的设置提供依据,进一步确定可变限速控制流程。VISSIM仿真试验结果表明：与固定限速控制相比,实施可变限速控制路段的最低平均车速提高了12.16%,平均速度最大差值降低了26.37%。表明浓雾下高速公路可变限速控制方法相比传统固定限速手段能有效地在保障出行安全的同时提高出行效率。     

高速公路连续瓶颈混合交通流可变限速与换道协同控制方法

为缓解高速公路连续瓶颈区车辆强制换道造成的通行能力下降的问题,减轻瓶颈之间的相互干扰,提出了面向智能网联车辆（connected and automated vehicles,CAVs）与普通车辆混行情况的高速公路连续瓶颈可变限速与换道协同控制策略。对传统的细胞传输模型（cell transmission model,CTM）进行改进,使其更好地预测考虑了可变限速地混合交通流状态;基于实验模拟,得到了不同交通需求场景下合理的换道控制段长度,通过对瓶颈上游车流进行预先换道提醒,缓解因强制换道引发的通行能力下降现象,进而提高可变限速控制的效果,同时利用可变限速对高交通需求下的流量进行调控,为换道控制段内车辆能够完成预先换道提供保障;构建了连续瓶颈下协同控制框架,并以最小化总行程时间和速度差为目标,优化连续瓶颈的交通运行性能;分析了3种CAVs渗透率对协同控制的影响。结果表明：相比于无控制和可变限速控制,在协同控制下总行程时间分别降低了54.76%和33.05%,总速度差分别减少了86.84%和29.58%。此外,CAVs对协同控制性能和道路运行状况有着积极作用。当CAVs渗透率为0.5时最...     

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