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.     

环形交叉口多车型混合车流的通行能力模型

已有的环形交叉口通行能力模型是假设车流为单一车型车流,而实际运行的车流多为混合车流,因而建立多车型混合车流的通行能力模型是十分必要的。本文运用间隙接受理论,通过概率分析方法,考虑环形交叉口多种混合车型条件下的通行能力,从而建立了环形交叉口的通行能力模型,并且通过迭代得出环形交叉口混合车流条件下总的通行能力,发展了混合车流通行能力理论。通过与已有模型的通行能力和观测通行能力的对比分析可知,该模型的理论通行能力与观测通行能力更加吻合,并为环形交叉口通行能力计算提供了理论依据。     

基于车队法的双车道无控制交叉口通行能力分析

交叉口通行能力是通行能力研究的重点和难点,本文将双车道无控制交叉口中各个方向的车流看作相对独立的车队,然后分别对交叉口中两两相冲突的车流运用车队分析方法进行分析研究,并对其通行能力进行修正,从而得到不同方向车流相穿插的通行能力,最终得到了一种基于车队法的双车道无控制交叉口通行能力的计算方法。     

两相位信号控制交叉口行人专用相位设置条件研究

行人专用相位是国内近年来用于解决交叉口行人与机动车冲突的一种控制方法。本文运用穿越理论推导在行人通行时,穿越行人的转弯车辆通行能力模型和行人延误模型;在这两个模型的基础上,通过设置专用相位前后交叉口通行能力和行人人均延误的对比分析,论证了设置整个交叉口行人专用相位的条件。本研究成果可以用来指导交叉口行人专用相位的设置。     

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%。     

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。     

无信号交叉口车流通行状况的混杂Petri网模型

为了准确表征无信号交叉口的车流通行状况,提出了基于混杂Petri网的车流通行模型。该模型将交叉口车流分成不同的优先级别,分别计算每个级别通过交叉口的车流量和排队车辆数,以此表征它们在交叉口的通行状况,其中车流通行优先级别用离散Petri网表示,车流在交叉口的连续通行状况用时延Petri网表示。仿真结果表明:该模型能够比较有效地描述无信号交叉口车流通行的基本特性,满足城市路网建模的需要。     

混合交通信号交叉口的通行能力可靠度

分析了混合交通条件下信号交叉口通行能力的随机性,定义了交叉口通行能力可靠度,并利用基于VISSIM仿真模型获得的数据,标定分布函数,举例给出了典型分位通行能力.考虑到分析时段内车辆到达的随机性,给出了车辆随机到达条件下通行能力可靠度的估计方法.在此基础上,分析了混合交通条件下交叉口通行能力可靠度对行人、非机动车流量均值的灵敏度.结果表明:行人、非机动车交通对机动车的冲突干扰较大幅度地增加了专用转向车道通行能力的随机性,但对共用车道通行能力随机性的影响相对较小;正态分布适用于描述10 min或更长时段的信号交叉口通行能力的概率分布;交叉口机动车到达流量水平越高,行人、非机动车流量均值对通行能力可靠度的影响就愈加显著.     

平行流交叉口设计方法研究及通行效益分析

为解决常规交叉口左转和直行冲突问题,提出了一种创新设计的平行流交叉口,探讨了其信号配时方案及VISSIM仿真研究方法,给出了临界车流、主预信号协调、移位左转车道长度、预信号交叉口长度等信号配时依据,并比较了平行流交叉口和常规交叉口的通行效益。仿真结果表明,平行流交叉口能够提升交叉口通行效益,在低、中、高3种流量场景下,相对于常规交叉口,车均延误分别降低了45.63%、57.42%、75.55%,车均停车次数分别降低了7.5%、11.49%、48.10%,且当常规交叉口处于过饱和状态时,采用平行流交叉口效益更优。     

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.      

Shockwave-based queue estimation approach for undersaturated and oversaturated signalized intersections using multi-source detection data

With the progress of information and sensing technologies, estimating vehicular queue length at signalized intersections becomes feasible and has attracted considerable attention. The existing studies provided a solid theoretical foundation for the estimation; however, the studies have some restrictions or limitations more or less. This paper presents a new methodology for estimating vehicular queue length at signalized intersections using multi-source detection data under both undersaturated and oversaturated conditions. The methodology applies the shockwave theory to model queue dynamics. Using data from probe vehicles and point detectors, analytical formulations for calculating the maximum and minimum (residual) queue lengths of each cycle are developed. Ground truth data were collected from numerical experiments conducted at two intersections in Shanghai, China, to verify the proposed methodology. It is found that the methodology has mean absolute percentage errors of 17.09% and 12.28%, respectively, for maximum queue length estimation in two tests, which are reasonably effective. However, the methodology is unsatisfactory in estimating the residual queue length. Other limitations of the proposed models and algorithms are also discussed in the paper.     

现状交叉口通行能力优化研究

城市道路交叉口中各种交通相互干扰的情况,影响了路口通行能力。针对该问题,选取比较典型的交叉口,对提高通行能力的可能方案进行研究,其中重点研究减少慢行交通的干扰,即修建人行天桥后,对提高交叉口的通行能力的影响。对城市道路交通优化具有一定的借鉴作用。     

倒计时信号灯对交叉口交通安全影响研究

针对倒计时装置对信号交叉口交通安全的影响进了研究。采集了9个信号交叉口共计13个进口道的相关数据,以红黄灯时段车辆通过停车线情况及交通冲突数作为替代安全评价指标,对比设置及未设置信号倒计时装置的交叉口进口道数据,量化了信号倒计时装置对城市信号交叉口交通安全的影响。结果表明,在交叉口直行和左转2个方向上,受到信号倒计时装置影响,车辆在交叉口进口道处的冒险通行频次以及交通冲突数均有显著提升,对交叉口交通安全水平存在负面影响,建议在工程应用中谨慎使用信号倒计时装置。      

城市道路交通组织设计探讨

城市道路交通组织设计是在道路规划、设计中对道路交通流的方向预先进行组织设计,关键在于把城市各级道路所组成的“区域路网”作为一个不停运行的“有机整体”来考虑。机动车交通组织设计应遵循按道路等级分级组织交通的原则,每一级道路应只吸引比它低一级道路的交通流,并向它的上一级道路输送交通流,支路在合适的情况下可组织单向交通,路口尤其是异形路口的交通组织是设计的难点。在路口和大型交通集散点行人和非机动车的交通组织应给予充分的重视。     

基于仿真的畸形交叉口交通组织优化研究

城市道路畸形交叉口是交通冲突点较多、交通安全隐患问题突出、交通组织管理较为困难的一类平面交叉口,文章首先分析了城市畸形交叉口的主要形式和存在的主要问题,归纳了畸形交叉口交通组织优化的主要方法,并以唐山市卫国路—北新道—建华西道畸形交叉口为例,利用交通仿真软件进行了方案实施效果的评价,得出,对畸形交叉口进行交通渠化、信号控制、改变交叉口的形式等组织优化后可以明显改善交通运行状况,提高交叉口的交通运行效率。     

出口道左转交叉口信号控制鲁棒优化方法

为了提高出口道左转交叉口在现实交通需求和供给波动环境中的适应性，权衡运行效率与稳定性，对其鲁棒优化方法进行研究。在对出口道左转交叉口运行特点和饱和流率进行分析的基础上，提出从交通需求分布、基本饱和流率分布和实际运行车速分布3个方面考虑交通的波动性，以适应出口道左转交叉口交通供给波动与控制方案相关联的特征。在此基础上，分别以平均值-标准差最小、条件风险值最小和最大值最小化为目标，建立3种信号控制鲁棒优化方法，并基于遗传算法建立求解算法。通过算例分析，对鲁棒优化算法的准确性、平均值-标准差模型的参数取值和3种鲁棒优化方法优化效益进行分析。研究结果表明：所建立的鲁棒优化方法可实现交通需求和供给波动下出口道左转交叉口信号控制与设计车速的优化设计，相较于传统控制方案其在保证效率的前提下提高了控制方案运行的稳定性；平均值-标准差模型和条件风险值模型对于各项指标均表现较好，可在保障平均延误维持较优值的基础上（案例中车均延误增加小于3%）显著改善运行效果的稳定性（案例中延误标准差减少约40%）；最小-最大模型对延误最大值的优化效果最佳，但其对于控制方案的整体效率会造成较大的负面影响（案例中车均延误增加了8.19%）。     

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。     

车路协同无信号交叉口的矩形冲突检测及消解

针对车路协同环境下的冲突问题，建立了以系统反应时间代替驾驶员反应时间的自动驾驶车辆制动距离模型，以此作为安全距离改进了矩形冲突检测模型，并根据轨迹优化的研究思路，提出了以矩形冲突检测模型为基础的冲突消解算法，对非通行优先权车辆进行速度引导，避免车辆冲突。在车联网开源框架 Veins 的基础上，将交通仿真器 SUMO和网络仿真器 OMNeT++双向耦合，并对冲突检测模型与消解模型进行验证。仿真结果显示，该冲突检测及消解模型具有可行性，与传统无信号交叉口四路停车让行规则相比，模型中的速度引导方案能减少合流冲突车辆 8.6%的平均行驶时间，减少交叉冲突车辆 8.3%的平均行驶时间；合流冲突和交叉冲突中车辆的平均速度分别提高了61.4%和105.0%。在实际应用中，冲突消解模型可以为不同速度范围内的自动驾驶车辆提供速度参考，降低无信号交叉口车辆发生碰撞的概率，提高无信号交叉口的通行效率。     

基于轨迹数据的非机动车道内冲突事件自动识别与可视化

准确识别非机动车道内的交通冲突事件既是量化评价非机动车道安全水平的基础,也是剖析与理解非机动车道内运行风险产生与发展过程的重要前提.基于轨迹的交通冲突识别与分析技术已被运用于城市交叉口处机动车之间以及机非之间的交互安全分析,但目前鲜有聚焦非机动车道场景内交通冲突事件的分析方法.针对该问题,提出一种基于个体的(Agent...     

基于小波变换的关联交叉口群关键路径识别方法

为提升关联交叉口群信号控制的性能,针对关联交叉口群各交叉口关联性强的特点,采用小波变换对关联交叉口群各进、出口的交通检测流量数据进行分解、降噪、重构,并利用系统聚类方法识别关联交叉口群的关键路径;最后应用南京市广州路某交叉口群的实测数据对模型的可靠性进行了检验。结果表明：该模型识别的交叉口群关键路径与实际情况相符;该关键路径识别方法受外界干扰小,适用于各种交通状态,拥有较高的运算效率和可靠性,可作为关联交叉口群信号控制优化的基础。