高速公路入口匝道通行能力模型研究

运用间隙接受理论分析了匝道车辆在高速公路合流区汇入主路的运行状态。基于主路车流车头时距服从移位负指数分布，建立了高速公路入口匝道合流区的通行能力模型。模型表明它是主路交通量、匝道交通量、匝道车辆临界间隙、随车时距及加速车道长度的函数。     

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。     

城市快速路匝道合流区汇入车辆折算系数研究

讨论了城市快速路匝道合流区汇入车辆的车辆折算系数(PCE)计算的理论和方法。基于上海市快速路实测数据,从匝道车辆汇入主线的过程分析出发,考虑各类车型车身长度、车辆性能和主线外侧车道车头时距分布等因素对车辆汇入主线的影响,根据间隙接受理论和不同主线流量下各类车型的匝道汇入能力,建立了匝道合流区汇入车辆折算系数模型,并给出了在充分加速汇入和停车汇入两种汇入模式下PCE的建议值。研究表明:PCE值与汇入模式和主线外侧车道流量有很大关系,其与主线外侧车道流量呈正相关性,在同等主线外侧车道流量下,充分加速模式较停车汇入模式的PCE值小;在计算匝道合流区通行能力时不应对汇入车辆的PCE简单的取一定值。     

基于车车通信的快速路入口匝道车速控制研究

为研究车车通信技术条件下车辆通过合流影响区时的运行情况,缓解快速路交通压力,提出车车通信环境下入口匝道车辆速度控制模型。首先,分析合流影响区车辆汇合存在的问题;然后,结合合流影响区车辆行驶速度需求,确定入口匝道车辆在加速车道上可汇合位置;接着,根据入口匝道车辆和主路最外侧车道车辆分别到达合流影响区汇合点的时间,建立入口匝道车辆汇入的车速控制模型;最后,对传统环境下和车车通信环境下车辆驶过合流影响区进行仿真。结果表明,在给定的仿真时间段,车车通信环境下,主路和匝道交通量分别为1 000veh/h和400veh/h时,合流影响区的交通量提高了19.5%,入口匝道车辆的平均行驶时间节约了26.9%、平均行驶速度提高了19.7%;主路交通量为1 800veh/h、匝道交通量为800veh/h时,传统环境下合流区车辆出现排队现象,车车通信环境下无排队现象。     

港口集疏运道路上匝道合流区通行能力研究

合流区作为港区集疏运道路系统的重要组成部分,是联系匝道和主线车道的关键节点。其通行能力的大小往往影响着匝道、主线的运行情况。区别于传统的建立在对城市道路基础上的车辆折算系数,在实测交通数据的基础上,对合流区的车型按照车辆对道路的占有率分成4种车型,并且分析这4种车型形成的车头时距特征,以此推出车辆折算系数计算模型,进而计算合流区的理论通行能力值,最后通过标定参数的VISSIM仿真对合流区进行合理的分析。     

基于双Gamma分布的高速合流区通行能力分析

高速公路合流区为主线与匝道交汇处,是引起高速公路交通问题的主要瓶颈区域.为研究高速公路合流区处的通行能力,分析出通行能力的主要影响因素为车头时距,并将双Gamma分布概率密度函数与主线外侧车头时距相联系,得出其拟合性较强的概率曲线;利用积分的思想对合流区汇入量进行了模型确定,并以实测数据对其拟合效果进行验证,得到其合流区的最大汇入量,与实际汇入量进行对比,认为计算结果可信度高.     

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针对目前国内外匝道连接段通行能力计算以美国HCM为主的现状和不足,研究发现城市快速路入口匝道连接段车头时距服从Weibull分布规律,利用改进的Drew方法及实际现场调查交通流数据确定了临界车头时距和随车时距,建立了城市快速路入口匝道连接段通行能力的间隙接受计算模型,并利用数值积分法进行计算和求解,从而得到了主线不同设计速度及不同加速车道长度条件下的城市快速路入口匝道连接段可能通行能力值。研究结果表明,快速路匝道连接段通行能力随加速车道长度和主线设计速度的增加而增加,变速车道长度大于400 m时通行能力值趋近于基本路段通行能力。     

基于保障高速公路互通区运行状态的匝道收费站收费车道数配置研究

通过分析交通工程学、美国道路通行能力手册(HCM2000)及公路通行能力手册等,全面分析高速公路互通区分合流区服务水平,提出在保障高速公路互通区运行状态的前提下,选择和利用互通各匝道分合流交通量进行匝道收费站收费车道数计算的前置条件,为合理确定收费车道数提供一个良好的思路。     

车头时距混合分布模型

为描述车头时距分布特性,基于二分车头时距的基本思想,将行驶车辆状态分为跟驰状态和自由流状态,在分析其运行特征的基础上,建立了能同时描述这两类状态对应的车头时距分布特性的混合分布模型.应用实测数据,通过EM(expectation maximization)算法确定模型的相关参数,并结合参数取值分析了路段上、下游和不同车道内车辆行驶统计特征的差异性,最后,进行了实例验证.研究结果表明:混合分布模型在实验路段各处均可通过卡方检验;与负指数分布、爱尔朗分布和M3分布相比,混合分布模型对车头时距分布情况的拟合精度平均提高10%以上,且对快速路入口匝道通行能力的计算结果与实测值较为接近.     

基于车头时距模型的高速公路出口换道距离研究

高速公路出口的车辆换道行为是产生高速路行车安全问题的重要原因.为研究高速路出口车辆换道的平均距离,选取西安绕城高速未央立交八车道出口的路段拍摄视频,提取车速、车头时距等参数,拟合选取车头时距分布模型,结合间隙接受理论和概率分布模型,建立换道距离计算模型,结果表明:在单车道交通量为650 veh/h至900veh/h的情...     

Gap Acceptance Capacity Model for On-Ramp Junction of Urban Freeway

The commonly-used capacity calculation approaches for ramp junctions are mostly based on the American Highway Capacity Manual method. It had been approved that the headways for vehicles following the Weibull distribution function at on-ramp junctions in urban freeway system. The paper examined the critical headway and following time by the modified drew method and the survey traffic flow data on-site. The gap-acceptance capacity calculating model was developed for on-ramp junctions of urban freeway, and the numerical integration method was used to solve the model. Finally, the capacity values were obtained in condition of different mainline design speeds and different acceleration lane lengths. The results indicated that the capacity value would grow with the increase of the acceleration length and mainline design speed, and the capacity values for on-ramp junctions would approach basic freeway segments capacity values while the acceleration lengths beyond 400 meters.     

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考虑城市快速路入口匝道加速车道上驾驶员行为变化特征,以间隙接受理论为基础,建立了可变临界间隙条件下的入口匝道通行能力模型. 当驾驶员在加速车道上向前行驶寻找汇入机会时,距离加速车道末端越近,其试图汇入主线的意向越强烈,所选择的临界间隙也会越小. 因此,驾驶员所选择的可接受临界间隙随着其在加速车道上行驶距离的增加而减小,从而会导致在加速车道不同位置的理论通行能力发生变化. 最后,通过数值算例分析可变临界间隙下入口匝道通行能力与固定条件下的差异. 结果表明：在考虑驾驶员汇入行为变化导致临界间隙减小条件下,入口匝道理论通行能力大于以往固定临界间隙条件下的通行能力,并且,在主路流量较大时这种差异更加明显.     

城区无信号交叉口次要道路通行能力计算模型

无信号交叉口的次要道路往往有不同的车道功能划分组合,现有的通行能力计算模型不能真正解决混合交通流在其上的最大通过能力计算问题。以可接受间隙理论为基础,利用概率论方法,对直左、直右等合用车道功能组的通行能力计算模型进行了探讨,通过对小型车、大型车构成的混合车流在不同合用车道上的转向队型分析,建立了该类交叉口主路车流服从负指数分布下的支路通行能力模型,从而发展了无信号交叉口的混合车流通行能力理论,为现代化的城市、公路交通管理提供了理论依据。     

快速路匝道与主线合流区交通参数关系模型

为了研究快速路匝道与其主线合流区的交通流特征关系，选用南京长江大桥入口作为数据 采集点，观测其汇入路段的交通流，并对交通流速度、密度等宏观参数和换道次数、可接受间隙等微观特征变量进行了相关性分析。研究发现，速度、密度、换道次数和可接受间隙之间存在非 线性相关性。基于此，构建了主线车道车速与密度、换道次数和可接受间隙之间的非线性关系模型。快速路匝道与主线合流区是快速路的主要瓶颈路段，结合宏观交通参数模型和微观间隙接受模型，阐述了快速路主线和匝道汇入车流的交通参数数学关系。实测数据拟合结果表明，该模型能够准确描述匝道与主线合流区的交通流特性。     

合流区竞争与协作换道判定方法与特性研究

为提高换道模型的精确性,基于接受间距、车头时距和碰撞时间三指标构建了竞争与协作换道行为的定量判定方法。首先,系统阐述了该方法的实施过程;然后,基于快速路合流区的车辆运行轨迹数据,通过实验验证了该方法的适用性;最后,对道路资源有限条件下的竞争与协作换道行为特性进行了统计分析,着重探讨了接受间距与相对速度关系、换道时间、后随车最大速度变化和加加速度等外显特征,并得到了不同接受间距下的竞争与协作换道概率。研究表明：所提竞争与协作行为的判定方法,能有效识别复杂环境中的换道行为类型;竞争与协作换道的接受间距均服从正态分布,在间距小于8m时,竞争换道发生概率随间距增大而增大,之后则随间距增大而减小;间距大于20m时,协作换道概率达到92.4%,竞争换道概率小于10%。     

四车道高速公路部分占用超车道交通控制区交通特性及通行能力研究

针对四车道高速公路部分占用超车道交通控制区开展研究，得到交通控制区各主要区段行车道和超车道上的流量分布曲线，换道方向与换道率曲线，速度分布曲线，标定 Greenshields 模型并据此确定各主要区段的道路通行能力. 研究结果表明：当交通量处于较低水平时，超车道的利用率较低，只有正常水平的20%左右，此时应对车道划分、车道设置及交通控制方式等进行优化调整；较低交通量水平下，交通控制区的平均车速、运行速度等均较高，宜使用运行速度作为限速值的取值依据；施工作业区段的道路通行能力只有正常路段的 89%左右，在保障交通安全的前提下应着力提高瓶颈路段的道路通行能力，并将瓶颈路段的断面通行能力作为是否进行强制分流的依据.     

基于混合车流的公路无控交叉口行车延误模型

为了预测公路无信号控制交叉口次要车流的平均延误时间,建立了由多种车型构成的混合交通流的行车延误模型．在对无信号控制交叉口车辆延误的形成过程进行系统分析的基础上,以可接受间隙理论为基础,采用概率分析方法,对由多种车型组成的混合车流特性进行了分析,在无控交叉口主路车流车头时距服从二阶Erlang分布条件下,建立了支路多车型混合车流的行车延误模型．通过与实际观测的支路行车延误对比分析,模型计算结果与观测的延误值接近,表明该模型较为符合公路无信号控制交叉口的实际情况．     

高速公路瓶颈路段运营通行能力研究

高速公路瓶颈路段在发生交通拥堵后会引起运营通行能力突变现象,为了更 加准确揭示瓶颈路段运营通行能力变化规律,引入非对称驾驶行为理论,改进Newell 跟 车模型,并对模型进行参数估计和应用分析.通过12 个仿真场景及试验数据对比分析了 改进模型和美国道路通行能力手册（2010）推荐模型的精确度,发现改进模型可以提高精 度;分析了因车道减少导致的交通拥堵,发现关闭不同车道和车道数对运营通行能力影 响结果不同,得出了相应的影响值;在一定交通量范围内,入口匝道和出口匝道交通量的 增加都会导致主线拥堵路段运营通行能力的降低,并给出了最大降低幅度.研究结果可为 缓解高速公路瓶颈路段交通拥堵提供借鉴.