自动驾驶混合交通流的交通和环境效益评估

为研究自动驾驶混合交通流的交通和环境效益,利用VISSIM微观仿真模型和MOVES机动车尾气排放模型,搭建一套基于自动驾驶车辆的驾驶行为的综合仿真体系,对不同市场渗透率的自动驾驶车辆运行过程进行仿真模型研究.考虑不同交通流水平(高峰期、平峰期、低峰期),选用总出行时间、平均速度、平均停车次数和平均延误4个交通效益评估指标,PM2.5,NOx、CO污染物排放量和能源消耗量4个环境效益评估指标.研究结果表明:随着自动驾驶车辆市场渗透率的递增,混合交通流的交通和环境效益均呈递增趋势,且高峰期优于平峰期,平峰期优于低峰期;以交通效益为例,在高峰期时,当自动驾驶车辆的占比达到100％,可降低45.59％的总出行时间、98.77％的停车次数和96.46％的平均延误,提升122.73％的平均旅行速度;在平峰期时,可降低84.43％的平均延误和86.42％的停车次数;而在低峰期时,只降低了 1.62％的总出行时间,提升了 1.03％的平均旅行速度.     

一种环形交叉口交通排放及燃油消耗模型研究

针对考虑环境效益的环形交叉口交通组织优化研究中,环形交叉口交通排放及燃油消耗目标函数的建立问题,参考相关建模思想,采用交通流参数模型与交通排放、燃油消耗模型相结合的方法,提出了一种基于VT-micro模型的环形交叉口处交通排放及燃油消耗量计算模型.研究表明:提出的模型可以较为准确地对环形交叉口交通排放及燃油消耗量进行估算,可用于环形交叉口排放及燃油消耗的定量分析,对基于环境效益的环形交叉口优化研究具有重要意义.     

考虑排放约束的电动汽车混行交通路网均衡模型

随着电动汽车的推广和使用,电动汽车与燃油汽车在路网中交互运行,形成了混行交通环境.本文构建考虑排放约束和途中充电的电动汽车混行交通路网均衡模型.首先,分别定义了电动汽车用户与燃油汽车用户的出行成本函数,其中电动汽车用户出行成本包含行驶时间、充电排队时间及充电时长.其次,构建了考虑排放约束的混行交通路网均衡模型,证明了解的唯一性,推导了模型对应的KKT条件,且与Wardrop第一原理等价.然后,将均衡模型表述为包括用户均衡条件、排放约束、守恒约束的互补性条件形式,通过引入间隙函数,进一步将其转化为等价的无约束最优化问题,并利用基于梯度的算法进行求解.最后,通过算例验证了均衡模型及算法的有效性,结果表明:(1)考虑路网排放约束将影响混行交通量和充电站充电流量空间分布;(2)总需求和电动汽车渗透率不变的条件下,提高减排力度会导致路网总行程时间的增加;(3)给定减排力度时,可以确定路网总行程时间最小时对应的电动汽车最优渗透率.     

交通仿真模型融合微观车辆排放模型研究综述

为评估交通管控策略的潜在环境效益,在交通仿真模型中融合微观车辆排放模型,可仿真估计机动车污染物排放特征.论文比较分析了微观车辆排放模型的基本特点,总结了微观车辆排放模型本地化移植的方法与进展;对宏观、中观、微观多层级交通仿真模型融合微观车辆排放模型的方法进行了综述分析.研究发现,宏观及中观交通仿真模型与微观车辆排放模型的融合方法主要体现在机动车污染物排放因子修正及车流运行轨迹重建上.现有研究者对微观交通仿真模型融合微观车辆排放模型是否能够准确地估计机动车污染物排放特征存在分歧,表现在微观交通仿真模型输出的车辆比功率分布特征与观测的真实值存在不一致性.最后讨论了模型融合应用发展的未来研究方向.该综述对交通仿真模型融合微观车辆排放模型的一体化平台设计具有重要参考价值.     

VMS行程时间诱导效益仿真算法

基于宏观交通仿真模型,提出了可变情报板(VMS)行程时间诱导效益仿真算法,分析了驾驶人的信息关注率和信息理解偏差系数对VMS行程时间诱导效益的影响。以行程时间计算模型和驾驶人信息响应模型与METANET仿真模型为理论基础,以路网总耗时改善率为诱导效益目标,在3种不同规模的路网上进行仿真试验。仿真结果表明:VMS行程时间对于改善路网运行效率通常具有正面的诱导效益;信息关注率越高,信息理解偏差系数越小,诱导效益越显著;当信息关注率为80%以上时,小型、中型、大型3种路网的诱导效益分别达到28.89%、15.87%、10.53%以上。可见,仿真算法有效。     

基于VISSIM仿真的生态驾驶行为对交叉口运行效率影响

机动车能耗与排放是造成现代社会能源短缺和大气污染的主要原因。除减少机动车使用、改进机动车能耗及排放等方法外,生态驾驶行为也是促进节能减排的有效手段。为分析生态驾驶行为对信号交叉口服务水平的影响,采用正交实验法对VISSIM仿真模型中的驾驶行为参数进行标定,并对仿真结果进行相应分析。结果表明:在自由流状态下,生态驾驶行为的运用能更好地达到减少燃油消耗和尾气排放的效果;在受限流状态下,生态驾驶行为则会对交通环境中机动车的燃油消耗和尾气排放起到负面影响。     

基于交通环境容量的区域交通动态调控模型

近年来,随着社会经济的发展,交通运输系统已经成为一个主要的空气污染源.为了保护城市空气质量,同时尽量满足居民的出行需求,应该把控制机动车排放和改善道路通行效率结合起来考虑.针对此问题,本文引入交通环境容量和宏观交通基本图,采用多目标规划模型来描述区域机动车排放和路网通行能力之间的关系,并通过动态交通调控机制降低重点区域内的交通排放总量.本文将该调控理论应用于南京某路网的管理过程中,仿真结果显示,交通环境控制效果比较显著,同时道路通行能力也得到一定程度的保证.文中相关的理论与实践,可以为城市区域交通管理和污染控制提供重要参考.     

考虑道路属性特征的中观排放模型研究

准确地对机动车排放污染进行量化评估是机动车排放控制策略制定的前提. 为提高模型计算精度,提出低速行驶比例的概念,用于描述车辆在路段上行驶时瞬时速度的分布特征. 在传统的VSP分布排放模型的基础上,纳入更多的中观影响因素,包括路段平均速度、路段长度、道路等级和低速行驶比例,采用多元回归方法构建一种新型的中观排放模型. 经比对,所建排放模型相对于传统VSP分布排放模型精度更高. 所建模型考虑的新增影响因素均较易获得,故可应用于城市大规模交通路网的排放计算,对提高城市路网排放计算精度,辅助机动车排放控制策略制定具有一定意义.     

车路协同环境下群体车辆诱导与协同运行方法

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排放最小为目标,设计了基于道路饱和度、车辆行程时间和延误的群体车辆分配规则,建立了群体车辆诱导分配优化模型,并用多目标非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法进行求解;在车辆协同运行控制策略方面,基于引力场思想建立了多车协同运行模型,并提出了多车协同加减速策略;通过仿真验证比较了不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的车辆诱导优化结果,同时仿真了车辆协同加减速策略,并将诱导优化方法和协同控制策略进行了联合仿真。仿真结果表明:多目标诱导分配方法可以提升车辆速度和环境效益,且群体车辆平均速度与CAV渗透率正相关;在四车组队行驶环境中,车辆协同加减速策略能够将车辆在加速和减速时的初始平均加速度分别提高15.0%和8.2%,让车辆快速达到目标速度,保障行车安全;在联合仿真环境中,路网群体车辆的加速度平均提高了11.6%,速度平均提高了1.6%,碳氧化合物排放量减少约4.9%。由此可见,提出的方法能够提高路网通行效率,降低车辆能源消耗,减少对环境造成的不良影响。      

考虑道路属性特征的中观排放模型研究

准确地对机动车排放污染进行量化评估是机动车排放控制策略制定的前提. 为提高模型计算精度，提出低速行驶比例的概念，用于描述车辆在路段上行驶时瞬时速度的分布特征. 在传统的VSP分布排放模型的基础上，纳入更多的中观影响因素，包括路段平均速度、路段长度、道路等级和低速行驶比例，采用多元回归方法构建一种新型的中观排放模型. 经比对，所建排放模型相对于传统VSP分布排放模型精度更高. 所建模型考虑的新增影响因素均较易获得，故可应用于城市大规模交通路网的排放计算，对提高城市路网排放计算精度，辅助机动车排放控制策略制定具有一定意义.     

CACC车辆跟驰建模及混合交通流分析

建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型,并分析不同CACC比例下的混合交通流通行能力,尾部碰撞安全及交通排放.考虑车辆期望车头间距随速度动态变化的交通流特性,建立基于非线性动态车头间距策略的CACC跟驰模型,推导不同CACC比例下的混合交通流基本图模型,分析CACC提高通行能力的交通流运行机理.设计高速公路上匝道瓶颈数值仿真实验,评估不同CACC比例下的车辆尾部碰撞安全隐患,以及油耗、CO、HC、NOx的排放.研究结果表明,本文建立的CACC模型能够在交通流速度基本不变的情况下,以较高的交通流密度显著提升通行能力,同时有利于车辆尾部碰撞安全风险及交通排放的降低.     

信号交叉口绿色驾驶车速控制方法

信号交叉口是整个城市交通路网中的瓶颈区域.车流经常在路口停车等候造成怠速行驶,严重降低交叉口的通行效率,同时造成严重的汽车尾气排放污染.为了减轻交叉口对交通流的阻断,合理降低信号交叉口的车辆延误、燃油消耗和污染物排放,本文提出了一种基于多级可变速度限制的信号交叉口绿色驾驶控制方法.该方法以可变速度限制值为控制变量,并基于固定式检测器获取的交叉口附近道路交通状况信息对车辆进行速度限制值的实时发布,以实现在不增加旅行时间的基础上平滑车辆驶近交叉口过程中的时空轨迹.通过MATLAB对该方法进行仿真验证,结果表明,其能够有效地降低交叉口的车辆延误,并减少车辆的燃油消耗与污染物排放量.     

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许多研究表明机动车的尾气排放量与车辆的瞬时速度、加速度密切相关。为了制定控制机动车尾气排放的有效策略，必须建立一个能够模拟车辆瞬间运行状况的微观模拟平台来评估机动车尾气排放。本文结合微观交通模拟模型VISSIM和微观尾气模型CMEM，建立了微观交通尾气模拟平台。选取北京市海淀区的部分主要道路构建实例分析路网，并对其交通运行状况和尾气排放进行评价。本文首先建立了车辆的瞬间尾气排放率、燃料消耗率与瞬时速度、加速度之间的关系；然后，对研究路网的各种车型的尾气排放量进行分析和计算；最后，通过两个假设方案，对不同的交通管理与控制策略对于尾气排放的影响进行分析。     

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随着城市中心商业区的快速发展,其造成的城市交通拥堵已经成为影响居民出行和城市发展的严重障碍.本文以城市中心商业区的混合交通流为研究对象,建立了基于动态分配的交通流诱导优化模型.首先,基于总体费用函数的路径选择概率对城市中心商业区的交通流进行动态交通分配.然后,根据分配结果确定拥堵路段,据此给出不同交通诱导措施,再应用所建模型选择最佳方案.最后,采用VISSIM交通仿真软件,对天津市滨江道商业区的混合交通流进行动态仿真,并针对不同的交通诱导措施,应用所建模型对诱导方案进行仿真和评价,确定最优方案,从而有效地减少交通拥堵.     

轻型车与重型车高速公路比功率分布特征研究

在机动车油耗排放测算中,机动车比功率已经成为一个重要的参数.目前主要的油耗排放模型均采用比功率分布（VSP分布）结合油耗排放率的方法来进行微观油耗排放测算.为了将交通流状态与机动车油耗排放相结合,之前的研究已经对轻型车在城市道路上的行程速度与VSP分布之间的关系进行分析.本文将通过实例研究轻型车和重型车在高速公路上的VSP 分布特征.首先,采集轻型车和重型车在高速公路上实际运行的数据并以此建立轻型车和重型车的VSP分布;其次,对两种车型在高速公路上的VSP分布特征进行比较分析;最后,利用MOVES中提取到的油耗率,分析使用轻型车的VSP分布来进行重型车油耗测算所产生的误差.     

呼和浩特市快速路出入口交通管理与控制系统研究

通过研究呼和浩特市快速路网和交通需求的特征,确定了呼和浩特市快速路出入口交通管理控制目标和功能需求。结合国内外成功应用案例,从技术层面出发,应用已经较成熟的控制算法及设备,研究提出了呼和浩特市快速路出入口交通管理控制系统。实践表明该系统可对呼和浩特市交通进行有效管理,提高该市快速路及整个路网的运行效率和服务水平,降低车辆油耗和环境污染。     

基于交通网络数据集的动态路径诱导系统规划与实现探讨

智能交通是当前公认的有效解决交通拥堵、能源消耗及交通污染等突出问题的根本途径,而动态的交通诱导系统则是智能交通的核心研究领域之一,并一直被学术界和企业界所关注。当前已有诸多成果,但能广泛应用于实际交通环境的不多,通过着重探讨基于交通网络数据集下的动态路径诱导系统的规划设计与实现方式,有利于交通动态路径诱导系统的开发应用。     

基于粒子群优化的高速公路网集成优化控制模型(英文)

应用非线性最优控制方法,研究了高速公路网的匝道控制和路径诱导的集成问题,构造了集成控制的最优控制模型.在模型中,以路网总耗时最小为优化目标,以METANET模型为网络交通流模型,考虑了控制变量的更新周期约束,采用粒子群优化技术求解优化模型.仿真结果表明:无控制时,路网总耗时为3 376 veh·h;仅实施匝道控制时,路网总耗时为3 005 veh·h;仅实施路径诱导时,路网总耗时为2 768 veh·h;集成控制时,路网总耗时为2 464 veh·h.可见,集成控制效果最优.     

基于比功率的自动驾驶交通流油耗分析

鉴于油耗与节约能源和车辆尾气排放直接相关，探究自动驾驶车辆对油耗的影响. 以手动驾驶车队与自动驾驶车队为数值仿真对象，在交通震荡环境下设计数值仿真实验. 对车队的车辆数量，车队初始速度，以及自动驾驶车辆的车间通信延时做参数敏感性分析. 基于机动车比功率的油耗评价模型，对仿真结果进行统计；相比于手动驾驶车队，计算自动驾驶车队平均油耗率的降低. 从交通流稳定性角度考察油耗降低与稳定性状态转变之间的内在关联性. 研究结果表明，自动驾驶车辆对油耗的降低幅度与车队初始速度有关，与交通流稳定性之间存在定性的影响关系，交通流的平稳性有利于显著改善车辆油耗降低的幅度. 研究结果可为大规模自动驾驶背景下的油耗控制策略提供理论参考.