无信号T型交叉口左转车辆驾驶行为对交通流的影响

为研究无信号T型交叉口主路左转车辆驾驶行为对交叉口交通流的影响,建立了元胞自动机无信号T型交叉口交通流模型,在开放边界条件下研究了不同左转车辆驾驶行为对交叉口车辆车均冲突频次与延误的影响.研究结果表明:左转车辆驾驶行为与交叉口车辆车均冲突、车均延误有密切关系.在保守型驾驶行为条件下,交叉口无车辆冲突,但相比于稳重型和冒险型驾驶行为,交叉口车均延误将更高;对于稳重型和冒险型驾驶行为而言,在交叉口车辆冲突方面,冒险型驾驶行为会导致交叉口产生更多的车辆冲突;在交叉口车均延误方面,当左转车流量较低时,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误更高,随着左转车流量的增加,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误逐渐低于稳重型驾驶行为下的交叉口车均延误.     

连续流交叉口左转非机动车交通组织创新设计

为解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题,提出一种左转非机动车过街创新设计方案,对比常规设计和两步过街方案,将3种方案整合到一个统一的优化模型中。以交叉口机动车通过量最大为优化目标,建立混合整数非线性规划优化模型,将其转换为非线性模型以便于求解,并利用VISSIM仿真验证3种方案的运行效益。结果表明,两步过街和创新设计相对于常规设计能提升交叉口机动车通行能力,且在高流量场景下拥堵改善效果更佳,分别能降低 55.58%、57.18%的机动车延误;常规设计不适用于直行机动车流量较大的场景,两步过街和创新设计不适用于左转机动车流量较大的场景;常规设计和两步过街左转非机动车流量增加,会导致机动车通行能力迅速下降,创新设计受左转非机动车流量的影响较小,在各种流量场景下适用性较好。     

非机动车安全左转的交叉口条件研究

在论述非机动车在交叉口处左转组织形式的基础上,针对比较典型的非机动车与机动车同相位直接左转的形式,通过建立机动车运行轨迹间最短距离模型;综合考虑左转车道宽度、绿化带宽度、中心线偏移量等参数对机动车左转轨迹的影响,得出非机动车安全左转的交叉口条件;通过实际案例分析,提出交叉口优化改善措施。     

混合交通流环境下单交叉口自动驾驶车辆轨迹优化

信号交叉口对城市道路的通行能力以及车辆的燃油消耗具有重要影响。本文提出一种在自动驾驶车辆和人工驾驶车辆混合交通流环境下的自动驾驶车辆的轨迹优化方法。基于交叉口信号灯的配时方案,构建车辆旅行时间估计模型,并以自动驾驶车辆燃油消耗最小以及通行效率最大为目标,构建自动驾驶车辆轨迹优化模型,对车辆进行动态轨迹规划和控制。车辆轨迹滚动优化模型采用高斯伪谱法进行离散化求解,并基于SUMO仿真平台对模型结果进行验证。仿真结果表明,自动驾驶车辆可以通过优化自身控制变量影响人工驾驶车辆的运行状态,减少交通流的排队以及时走时停现象。本文提出的车辆轨迹优化方法对于降低车队整体燃油消耗、提升车队平均速度、缩短平均行程时间具有重要作用。     

信号控制交叉口左转非机动车过街模式适用性

为分析信号控制交叉口两种左转非机动车过街模式（机动车和非机动车一体化模式以及行人和非机动车一体化模式）的适用条件,在动态交通条件下,定量分析两种模式对典型两相位和四相位信号控制交叉口通行效率和安全性的单独与综合影响。在通行效率方面,选取机动车通行能力作为评价指标;在安全性方面,引入一个可比选交通设计方案的指标——交通当量冲突。通过理论与实例分析,从通行效率和安全性两方面给出了两种模式的适用性。结果表明：两种模式在上述方面均有单独优势;两相位信号控制交叉口,在相应的左转非机动车和机动车交通量条件下两种模式均能同时提高交叉口通行效率和安全性;四相位信号控制交叉口,两种模式均不能同时起到积极作用。     

连续流交叉口左转非机动车优化设计方法

为了提升连续流交叉口的通行能力,消除其主信号处左转非机动车与直行机动车的冲突,提出了一种左转非机动车优化设计方法.优化模型以机动车通过量最大为优化目标,考虑了信号相位相序、周期时长、绿灯时长等约束条件,建立线性规划优化模型.通过案例和敏感性分析,验证了该设计方法的优化效益.研究结果表明,该方法不仅能在高流量情况下显著提升交叉口通行能力,使得原本处于过饱和状态的交叉口变为不饱和,而且在高流量或低流量情况下,都有助于减少交叉口延误.进一步发现,左转非机动车流量每增加100辆/h或直行机动车流量比例每增加1.5%(直行机动车流量比例大于40%),优化设计对机动车最大通过量的提升比例增加4.5%.     

基于行车安全场模型的交叉口车辆控制算法

为了提高网联环境无信号交叉口自动驾驶车辆的行车安全与通行效率问题,首先,建立无信号交叉口的行车安全场模型,构建包括车辆动力性能、制动性能以及通行交叉口所有车辆行车风险的目标函数,并设定相应的约束条件;然后,采用模型预测控制方法优化驶向交叉口车辆的行车策略;最后,基于VISSIM、MATLAB和NS3构建联合仿真试验平台,分别以车辆碰撞冲突类型、行车风险改善和道路拥堵程度验证并分析算法性能. 试验结果表明:在车流量和流量容积比大于1.0时,相比于传统的感应控制系统,本文提出的算法在延误时间、行程时间、冲突数目和通行能力的收益率分别大于90%、10%、10%和5%;在通信延迟低于100 ms,数据丢包在35%内,仍能够保证交叉口内车辆的通行效率.      

基于多车协作优化的冲突消解模型

传统自动驾驶车辆以假设通行权为前提设计冲突消解算法,但在无信号交叉口存在道路通行权不明确情况,给自动驾驶车辆决策带来困扰.本文提出基于多车协作优化的无信号交叉口冲突消解方法,将多个自动驾驶车辆看成一个整体,利用多目标优化控制理论,计算分配给相互冲突车辆的期望速度规划,达到协作行驶的目的.设置协作与非协作式冲突消解仿真实验.结果表明：多车协作的冲突消解方法通过优化车辆联合行动,使交叉口车辆整体收益最大,各利益体间的收益更为均衡;与非协作行驶决策相比,冲突消解时间缩短,减少交叉口单车平均延误1~2 s,平均减少量约为5%.本文可为无信号交叉口自动驾驶车辆冲突时自主协同行驶提供参考.     

基于多车协作优化的冲突消解模型

传统自动驾驶车辆以假设通行权为前提设计冲突消解算法，但在无信号交叉口存在道路通行权不明确情况，给自动驾驶车辆决策带来困扰.本文提出基于多车协作优化的无信号交叉口冲突消解方法，将多个自动驾驶车辆看成一个整体，利用多目标优化控制理论，计算分配给相互冲突车辆的期望速度规划，达到协作行驶的目的.设置协作与非协作式冲突消解仿真实验.结果表明：多车协作的冲突消解方法通过优化车辆联合行动，使交叉口车辆整体收益最大，各利益体间的收益更为均衡；与非协作行驶决策相比，冲突消解时间缩短，减少交叉口单车平均延误1~2 s，平均减少量约为5%.本文可为无信号交叉口自动驾驶车辆冲突时自主协同行驶提供参考.     

车联网环境下信号交叉口车速控制策略

为了减轻城市道路上信号交叉口对交通流的阻断,针对车联网环境下个体车辆可 以与路侧设施及交叉口中心控制系统实时信息交互的特征,提出了信号交叉口车速控制策 略,在提高交叉口通行效率的基础上兼顾驾驶舒适性与环境友好性.为验证车速控制模型的有 效性,基于多智能体技术建立了车联网环境下信号交叉口车速控制仿真系统,以典型十字交 叉口为例,模拟对比分析了传统驾驶和车联网2 种环境下车辆通过交叉口的行程时间、燃料消 耗与污染物排放.结果表明,该速度控制策略下车辆通过交叉口的平均行程时间减少了约 60%,燃料消耗减少了约40%,污染物的排放也有显著减少.     

信号控制交叉口交通冲突特征与影响因素

对信号控制交叉口交通冲突的特征及影响因素进行分析能够快速明确交叉口的安全隐患,并提出合理的改善措施。通过对上海市5个信号控制交叉口进行交通冲突调查,分析信号控制交叉口的冲突类型特征和冲突点空间分布规律,揭示信号控制交叉口交通冲突的致因。结果表明,最突出的机—机冲突类型为直行与对向左转冲突(45%)。另外,超过50%的机—非冲突以及机—人严重冲突与右转机动车相关。利用线性回归模型和负二项模型分析冲突及严重冲突的影响因素,结果显示左转专用相位、右转车比例及大型车比例是显著影响因素。     

基于宏观基本图的禁左交通组织评价模型

随着城市交叉口交通压力增加，采用禁止左转车辆通行成为缓解过饱和交通拥堵和提升通行效率的重要手段。为克服现有禁左方法多以单个交叉口为研究对象，而对干道和区域禁左措施缺乏科学评价依据的局限性，本文基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，MFD) 区域性交通状态刻画的优势，分别建立单点、干道及区域等不同评价范围的禁左交通组织评价方法。首先，基于Logit模型刻画交叉口禁左后流量转移；其次，以左转流量转移比例与道路等级为关键因素构建禁左后的MFD，得出基于MFD的禁左交通组织评价模型；最后，通过对昆明市北京路片区VISSIM交通仿真分析评价模型可靠性。结果表明：在仿真区域内，当左转车流占比小于 15%时，采用单点禁左或干道禁左可以提升路网交通运行效率；当左转车流占比为15%~20%时， 仅单点禁左可以提升路网运行效率；而在任何左转车流比例状态下，对区域禁左均会降低交通运行效率。     

设置非机动车等候区的信号交叉口交通流模型

城市机非混行交叉口的管理与控制是交通管理的重要内容.针对信号交叉口设置非机动车等候区的交通组织方式,建立了交叉口元胞自动机模型.对机动车流采用基于经典 NaSch(NS)的改进多车道元胞自动机模型,建立了交叉口换道规则,增加主动减速规则;对非机动车流采用具有侧向运动的扩展多值 CA模型.研究了设置等候区的车流状态特性,以及非机动车密度和等候区纵向长度对信号交叉口的影响.研究结果表明：设置等候区能在一定程度上提高交叉口的通行能力,但长度并非越长越好,当长度过长时在一定条件下会增大对机动车流的阻滞,总体上等候区是一种值得借鉴的方式;非机动车密度对机动车流的基本图具有显著影响.     

设置非机动车等候区的信号交叉口交通流模型

城市机非混行交叉口的管理与控制是交通管理的重要内容.针对信号交叉口设置非机动车等候区的交通组织方式，建立了交叉口元胞自动机模型.对机动车流采用基于经典 NaSch(NS)的改进多车道元胞自动机模型，建立了交叉口换道规则，增加主动减速规则；对非机动车流采用具有侧向运动的扩展多值 CA模型.研究了设置等候区的车流状态特性，以及非机动车密度和等候区纵向长度对信号交叉口的影响.研究结果表明：设置等候区能在一定程度上提高交叉口的通行能力，但长度并非越长越好，当长度过长时在一定条件下会增大对机动车流的阻滞，总体上等候区是一种值得借鉴的方式；非机动车密度对机动车流的基本图具有显著影响.     

对角匝道设置的交通量条件

为了得到设置对角匝道时须满足的交通量条件,分析了合流区主路外车道的车头时距分布,利用间隙接受理论和分段积分法,建立了对角匝道驶入主路的适应交通量模型。然后考虑驶入对角匝道的右转交通量及其车头时距分布,利用间隙接受理论,建立了驶入对角匝道的左转车流的适应交通量模型,并得到了驶入对角匝道的左右转车流的约束条件。分析结果表明:对角匝道设置的交通量条件与主路交通量、匝道交通量、加速车道长度、合流区外侧车道车头时距的区间分布状况、汇合车辆的临界间隙和随车时距以及驶入对角匝道的左右转交通量有关。     

提前右转组织方式及其影响分析

以可插车间隙理论和概率论为基础,建立了固定与可变交织区长度的提前右转组织方式下右转机动车通行能力计算模型与延长交织区所能够增加的通行能力的计算模型,提出了提前右转组织方式的适用条件。以平均延误为指标,对比分析了两种组织方式下右转机动车的运行效果,基于Webster信号配时方法,对实行提前右转方式的交叉口内直行和左转车流的通行能力进行了分析。分析结果表明:采用提前右转组织方式后交叉口直行和左转通行能力增加;在右转机动车提前右转能够满足通行能力时,提前右转可减小冲突区的面积,否则,可以通过延长交织区长度来增加通行能力,以减少右转车的平均延误。     

逆向可变车道释放特性及其安全评价

运用统计分析比较了设置逆向可变车道的交叉口与常规交叉口之间的安全风险,结果显示设置逆向可变车道的交叉口预信号红灯违规比例明显提高,并且对向车辆在逆向可变车道内行驶的平均速度降低了15.31%;运用概率统计及视频处理技术分析了设置逆向可变车道的左转车流在交叉口内的释放特性及其空间轨迹特点;采用交通冲突技术(后侵入时间)来确定逆向可变车道的车流与左转专用车道的车流在释放过程中的冲突程度,并与双左转车道进行显著性检验,结果显示设置逆向可变车道会增大交叉口内部左转车流之间的干扰程度. 研究成果有助于提高设置逆向可变车道交叉口的安全性.