基于GIS技术的小间距互通交织区交通特性研究

利用Arc GIS技术对城市快速路和高速公路小间距互通上的出租车GPS数据进行分析,研究了小间距互通交织区纵向速度分布特性及分、合流区对主线交通流影响的范围。提出了划分单元路段连续分析的思想,并以各单元路段的平均速度及单元路段内各样本速度的标准差为约束条件来界定小间距互通的影响范围;在西安市东三环快速路、绕城高速上选择符合条件的小间距互通,进行出租车GPS数据分析。研究表明:小间距互通匝道出、入口范围内,交通流速度受交通量影响,交通量越大,交通流速度越小;分、合流区速度相对主线速度的下降幅度基本稳定,与交通量大小没有太大关系;分流区受分流车辆的影响程度要比合流区受合流车辆的影响程度大,影响程度体现在车速下降幅度、对主线车流的影响范围。     

基于NGSIM轨迹数据的车辆行驶速度特性分析

行驶速度是驾驶人状态、车辆性能、道路环境及外部环境等因素共同作用的结果,也是上述复杂因素的外在表现,因此,对行驶速度进行微观特性分析具有重要意义。以NGSIM轨迹数据为研究对象,研究汽车在不同车道、位置、车头间距情况下的速度特性变化,并利用多项式曲线对不同情况下的速度曲线进行拟合。结果表明:随着车头间距的增大,平均车速增加趋势变缓;车头间距较小时,最内侧车道的车辆行驶速度最低,平均车速随车头间距的增加而增加;出入口对主路上车辆的行驶速度有一定影响;多项式曲线对自由流状态下的车辆行驶速度有较好的拟合效果。     

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。     

基于边界速度的城市路网承载力估计方法

为了估计路网瞬时所能承载的车辆数,首先建立在途车辆数与路网均速的关系,推算路网运行的边界速度;其次,提出路网中车辆速度分布的概率模型,并建立车速分布参数随路网均速变化的动态模型;进而,将边界速度代入动态模型获得对应的车速分布参数,恢复对应的车辆速度分布;将车速分布与交通流速度—密度曲线进行匹配,获得不同密度条件下车辆数所占比例;待求车辆总数乘以密度分布得到不同密度下的车辆数,不同密度下车头间距之和等于车道加权的公路总里程,解方程得到车辆总数。以北京市为例,用来自1.2 万辆私人小汽车的浮动车数据分别估算了北京市中心城区1 368km2范围内快速路、主干路、次支路三个等级路网的承载力。结果显示,该方法计算效率高、操作性强,适用于大规模路网测算,在交通运行仿真、分析及控制领域具有广泛的应用前景。     

基于Origin的隧道入口运行车速计算模型探析

本文以遂道对运行车速的影响为研究基点,以人为本,分析了影响隧道入口驾驶员行车速度的隧道洞内外光线差值、路基宽度差值和洞口位置三个主要因素,并运用Origin软件统计得出高速公路隧道入口运行车速计算模型,从而完善了运行车速模型,为高速公路交通安全的评价提供了良好的前提条件。     

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.     

基于ARMA 预测模型的交叉口车辆碰撞风险评估

车辆进入交叉口前的速度时间序列可用于预测车辆进入交叉口后若干步数速度值,利用车速预测值推算冲突方向车辆在交叉口内的行驶位移及其车间距离,可评估车辆发生碰撞的风险.针对交叉口附近车速分布符合随机序列特征,采用自回归滑动平均 (ARMA)理论进行车速时序预测建模,步骤包括时序数据相关性检查、模型p-q 定阶、解析式系数估计、适用性检验.试验结果表明：利用实测车速中的前40 个时序数据建立ARMA 模型,预测出的20 个车速值与实测值贴近,冲突方向两车车速归一化平均绝对误差分别为0.006 56 和0.003 4;利用全部60 个实测数据建立预测模型,检测预测值残差自相关函数发现其绝对值均小于0.258 2,表明所建车速预测方法适用.     

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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.     

高速条件下隧道出入口行驶速度特性

为明确山区隧道出入口区段的车辆运行特性和驾驶行为，揭示隧道洞口交通事故的发生机制，在高速公路和城市快速路各选择3座隧道，采集了小客车和货车在隧道出入口区段的断面速度，高速公路单个断面观测样本大于500 veh，快速路隧道单个断面样本大于1 100 veh，基于断面数据分析了车辆行驶速度的变化规律和影响因素，并建立了运行速度预测模型。分析结果表明:驾驶人临近隧道洞口时会减速，小客车速度降幅为12~21 km·h-1，货车速度降幅为2~10 km·h-1，货车速度降幅低于小客车；洞口位置小客车运行速度大于80 km·h-1，货车运行速度大于70 km·h-1；高速公路隧道出入口段的车速范围为75~110 km·h-1，快速路隧道出入口段的车速范围为60~88 km·h-1，高速公路隧道出入口段的车速普遍高于城市快速路隧道; 驾驶人进入隧道洞内适应环境之后会加速行驶，驶出隧道时有加速行为，但当隧道出口前方有小半径弯道和互通立交时，驾驶人会减速以适应前方的道路条件；隧道入口前100 m至洞口范围内的车辆减速度最大，货车减速度范围为0.23~0.58 m·s-2，小客车减速度范围为0.47~ 0.70 m·s-2；同一断面的速度观测值存在较强的离散性，表明车辆之间存在明显的纵向干涉，容易发生追尾事故。      

山区高速公路直线段车速预测方法

为了研究山区高速公路直线段车辆运行速度的规律,通过实测西汉高速公路车辆的运行速度,获得29个连续路段的连续车速。利用反向传输网络(BP网络)较强的非线性适应能力和良好的容错能力,采用两阶段预测模式,建立了基于BP人工神经网络的山区高速公路直线段车速预测模型,并对模型进行了测试。测试结果表明：BP人工神经网络模型能够较好地预测出山区高速公路直线段的运行车速,最大误差为6.7%,为高速公路运行车速的预测提出了一种较为可行的方法。     

基于撞痕重合的汽车碰撞事故分析方法

对于某些难以确定碰撞地点的汽车碰撞事故,无法应用传统方法进行分析.为此,根据撞痕及最终停车位置等基本勘查信息,应用撞痕重合法再现事故车碰撞时相互啮合的状态.以最终停车位置反推碰撞后事故车质心可能的滑行轨迹,再用优化理论确定事故车碰撞位置.对一起汽车碰撞事故的分析表明,与根据常规二维碰撞理论计算的结果相比,用基于撞痕重合的方法计算的车速误差小于2%.     

毗邻互通立交特长隧道驾驶负荷研究

为研究毗邻互通立交特长隧道的运行特性和驾驶行为变化规律,选取10名驾驶员在雅康高速公路二郎山隧道进行实车实验,利用Tobii眼动仪、前向碰撞预警系统Mobileye及Cirelet单导脑电系统等仪器,采集真实交通状态下车辆位置、时间、行驶速度、驾驶员瞳孔直径及专注度等数据,划分毗邻互通立交特长隧道特征区,给出二郎山隧道入口前和毗邻互通立交分流点段的行驶速度和瞳孔直径分布特性和变化曲线,建立二郎山隧道进出口区瞳孔直径线性模型,并评价洞内景观带专注度等级,分析定向变道影响点至互通立交分流点驾驶行为规律。实验结果表明,设置洞内景观带可以缓解驾驶员视觉疲劳,且景观带国旗区效果优于星空区。驾驶员看到定向变 道标线白色虚线后,瞳孔直径逐渐减小至3.65 mm,行驶速度维持在71~73 km·h-1 ,在变道操作期的视觉负荷和心理紧张度最大,在条件观察期专注度最高,驾驶员需要根据等待可插车间隙迅速反馈和进行是否变道等操作。     

基于车辆轨迹的信号交叉口机非冲突判别

选取长沙市中心区4个典型信号交叉口,利用视频轨迹追踪软件,提取右转机动车与直行非机动车的冲突交通流轨迹数据。以减速、换道等避险行为与可能发生碰撞(距离碰撞点时间小于2 s)为依据,采集机非冲突样本;选择距离碰撞最大时间(MTTC)和冲突时间差(TDTC)作为评价指标,提出一种基于交通流运行轨迹的改进型TTC(Time to Collision)法的机非冲突判别方法。选择某实例交叉口,分别采用TTC法、改进型TTC法和后侵入时间(PET)法,评估得到右转机动车与直行非机动车的冲突数,分别为7,24,22次。结果表明,传统的TTC法低估了交叉口的机非冲突水平,改进型TTC法的判别准确率提高了2.14倍,证明了方法的可行性。     

基于视觉适应性的公路隧道限速研究

通过分析隧道对驾驶员视觉、心理的影响,得出车辆通过隧道时车速的变化情况,进而确定了隧道限速段的长度。利用瞳孔面积变化速度与行车安全关系的定量分析,得出基于视觉适应能力的隧道进出口安全行车的临界速度,结合车辆在隧道限速段内的速度变化情况及隧道本身条件确定了保证行车安全的隧道限速值。     

二维汽车碰撞模型病态性的处理

为消除二维汽车碰撞模型的病态性,利用矩阵扰动理论分析了模型病态性的实质.结果表明,病态性的根本原因在于模型中某些方程间存在严重的线性相关现象.通过数学变换消除了线性相关现象.用变换后的新方程替代原始模型中存在线性相关现象的方程,建立了重组模型,与原始模型共同组成了新的二维汽车碰撞模型.对汽车碰撞实例的分析结果表明,当两车质量比处于特定范围且碰撞点坐标存在5%误差时,选择合适的重组模型,相对误差由原始模型的71.91%降为16.4%.     

基于PET算法的匝道合流区交通冲突识别模型

为了识别入口匝道汇入车辆与主线直行车辆间的交通冲突,开展了匝道合流区车辆交通冲突识别研究.本文结合车辆运动信息,考虑车辆尺寸对交通冲突的影响,构建了基于后侵入时间(Post Encroachment Time, PET)算法的匝道合流区冲突识别模型;给出车辆交通冲突严重程度的确定方法,采用仿真分析验证了所建模型的有效性.结合实测交通数据,确定了PET阈值范围.结果表明,采用后侵入时间算法的匝道合流区交通冲突识别准确率为91.71%,说明该模型能有效识别匝道合流区的潜在冲突.研究成果可为车路协同环境下匝道合流车辆提供安全预警,进而减少车辆碰撞事故的发生,提升整个交织区域的道路交通安全水平.     

隧道进出口线形过渡一致性评价探讨

结合国内外运行车速调研及辽宁省部分高速公路运行车速实测及有关调查,建立高速公路隧道进出口运行车速预测模型及线形设计一致性标准,确定隧道进出口线形一致性评价指标,提出高速公路隧道进出口线形一致性设计建议值。     

侧向碰撞风险对交织区汇合行为的影响

为研究高速公路交织区匝道车辆的汇合行为,基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)构建了交织区汇合加速度模型,利用美国 Next Generation Simulation (NGSIM)车辆轨迹数据提取汇合车辆与周围车辆之间的横纵向距离差、速度差及加速度等交通 参数作为候选变量,将1 s后的汇合加速度作为预测变量,对模型进行五重交叉训练和测试,获取 模型最佳参数组合,引入横向距离碰撞时间 TC 分析汇合过程中侧向碰撞风险对汇合加速度的影 响。研究发现：与基于视角的刺激-反应模型(VASR)相比,本文模型的预测精度更高;引入变量 TC 在均方误差(MSE)、平均绝对偏差(MAD)和R2这3个指标上均优于原模型;在各影响变量之中,汇 合车辆与目标车道领车的速度差 ΔVPL 和横向距离碰撞时间 TC 对汇合加速度的影响最大,相对影 响程度分别达到20.2%和12.1%。研究发现,GBDT模型能够准确预测车辆汇合加速度,深入挖掘 变量和汇合加速度之间的非线性关系,引入变量 TC 能够有效提高模型精度。