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。     

高速公路上匝道合流区通行能力经验模型

研究了合流区外测车道不同位置车头时距、交通量的变化规律，分析了高速公路上匝道合流区的通行能力，运用回归技术和统计方法，建立了主路外侧车道交通量的实测经验模型，总结出车头时距的实测经验分布为变阶数的Erlang分布。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，最终建立高速公路上匝道合流区的通行能力模型，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。结果表明计算值与理论值基本吻合，该模型是可行的。     

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。     

高速公路施工作业区前的车辆合流模型研究

提出基于车头时距分布的合流区段长度计算模型,并对合流模型中的车头时距分布公式的选用以及司机可接受的安全插车间隙进行了讨论和分析。并根据不同的司机可接受的安全插车间隙设计出了不同的合流模型验证方案．用以验证合流模型的实用性。结果表明,插车间隙为3s时,道路的通行能力、司乘人员舒适度、车流、加速度以及车流稳态等方面均能达到最优。     

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。     

环形交叉口交织区车流运行特性的研究

由于环形交叉口入口车辆直行和左转的绕行而避免了流线冲突,交织区存在着大量的分流、合流行为,车流运行特性复杂. 通过对环形交叉口交织区的摄像调查,测算并分析在该区域的合流与分流运行行为的速度分布、换道位置分布,合流车与环道上前后车的车头时距分布,以及可插间隙的利用等规律,研究发现环形交叉口交织区运行行为具有以下特性：外环道车速比内环道的车速大,合流车的车速最低;分流行为发生于合流行为之后;当可插间隙增大时,合流车速有增大的趋势;对于较小的可插间隙,通常后车时距大于前车时距;多车道环形交叉口的当量车流的临界间隙小于单车道环形交叉口临界间隙.     

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由于环形交叉口入口车辆直行和左转的绕行而避免了流线冲突,交织区存在着大量的分流、合流行为,车流运行特性复杂. 通过对环形交叉口交织区的摄像调查,测算并分析在该区域的合流与分流运行行为的速度分布、换道位置分布,合流车与环道上前后车的车头时距分布,以及可插间隙的利用等规律,研究发现环形交叉口交织区运行行为具有以下特性：外环道车速比内环道的车速大,合流车的车速最低;分流行为发生于合流行为之后;当可插间隙增大时,合流车速有增大的趋势;对于较小的可插间隙,通常后车时距大于前车时距;多车道环形交叉口的当量车流的临界间隙小于单车道环形交叉口临界间隙.     

无信号交叉口通行能力

以可接受间隙理论为基础，利用概率分析方法，对由多种车型组成的混合车流进行了分析，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通行能力模型，发展了无控交叉口的混合车流通行能力理论，通过实例分析，并与其他模型比较，本模型计算结果更接近实际情况，相对误差只有16．6％。     

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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。     

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。     

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。     

城市快速路匝道合流区与基本路段交通流特征对比

基于快速路实测数据和微观仿真数据,从交通流基本图、交通流状态空间传播、匝道与主线流量关系和车道横向分布特征4个方面对比了匝道合流区与基本路段的交通流特征.结论表明:由于匝道车辆汇入的影响,匝道合流区与基本路段的交通流特征存在较大的差别,在城市快速路的规划、设计、管理和控制中都应该区别对待.     

基于分类车头时距的城市道路大型车影响分析

为量化大型车对城市道路交通运行的影响，提出基于大量车牌识别(License Plate Recognition, LPR)数据研究路段、交叉口左转、交叉口直行这3类车头时距，分析大型车影响的方 法。首先，将LPR数据按采集位置划分，提出差异化数据预处理流程，得到用于考察不同车道条 件下4类过车组合的车头时距集合；然后，以高斯混合模型(Gaussian Mixed Model, GMM)、对数正 态混合模型及高斯/对数正态混合模型这3类共13个子模型分别对上述所有集合建模，以最大期 望算法求解参数；之后，以Kolmogorov-Smirnov检验排除不满足要求的模型，综合赤池信息准则 与最小描述长度准则对剩余模型择优；最后，基于最优模型参数定量评价大型车对不同类型车道 的影响。以某城市区域多个卡口与电子警察设备采集的大量LPR数据验证方法有效性。结果表 明：路段与交叉口、交叉口各功能车道的车头时距不符合同一分布，宜区分建模；3个密度分支的 GMM拟合各类车头时距集合均有最佳表现，其他模型在不同阶段体现出不适应性；各种车道条 件下，大型车对相关过车组合的车头时距均值及标准差均有不同程度的影响，且该影响按照路 段、交叉口左转、交叉口直行的顺序依次递减。拟合结果可供大型车影响评价借鉴。     

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为了达到有效引导交通流的目的，首先从驾驶心理学的角度将驾驶员对交通标志的识别和对所驾车辆的操作过程分为7个点6个阶段进行研究，在对已有交通标志设置条件进行分析的基础上，得到了交通标志位置设置的依据，然后对驾驶员由城市快速路外侧2车道向外侧1车道的车道转变过程进行了微观分析，在此基础上利用概率论方法，得到了车辆由外侧2车道向外侧1车道汇合时操作行动距离 的理论模型，进而得到了城市快速路出口标志位置设置前置距离D的理论模型，最后通过实例计算得到了城市快速路不同设计车速下出口标志设置的前置距离．     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

基于元胞自动机的高速公路瓶颈交通演化仿真

为分析高速公路中道路瓶颈造成的堵塞现象,本文改进KKW (Kerner-Klenov-Wolf) 模型, 建立跟驰规则;综合考虑车间距和车速对车辆换道的影响,建立自由换道和强制性换道规则;并对高速公路中不同车流量条件下,道路瓶颈上游的堵塞区域分布、换道行为特征和车道上交通参数的变化情况进行仿真研究。结果表明：在给定的交通量条件下,汇流车道的拥堵区域长度处于动态平衡状态,不会随时间而变化,且道路瓶颈前的汇流行为会导致目标车道上严重的速度下降,汇流车道和目标车道上车辆速度变化趋同;从换道集群特征来看,道路瓶颈前因高交通流量形成的低速汇流车辆倾向于以小集团的方式统一进行换道,造成目标车道上剧烈的交通震荡;瓶颈消失后,交通恢复时间随进口交通流量的上升而线性增长。     

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。     

五路环形交叉口交通量卡片调查法

为了系统而简便地获取5路环形交叉口分流向的交通量,在分析传统的记录车牌号法和交织断面调查法的基础上,设计了针对5路环形交叉口交通量的卡片调查法。调查方法为利用不同颜色的卡片标记从某一进口流向其他出口的抽样车辆,计算右转交通量的理论比例;记录所有进出口交通量和右转交通量,得到右转交通量的实际比例。根据调查量求解约束方程,可得到各进口分流向的交通量。以南京市新庄立交为例,运用该方法调查,计算底层平面环形交叉口各进口分流向的交通量。结果表明,在抽样率为5％时,右转交通量理论比例与实际比例的最大误差为9．16％。