基于Fuzzy-logic的城市交叉口交通状态评价研究

以往研究多从中观的角度,将路口归入路段,但都未能对交叉口交通状态作重点分析。针对该问题,将路口交通状态划分为4个等级,建立了路口运行状态评价指标体系及相应的模糊综合评判模型,并结合一典型交叉口实例对其运行状态进行了评价分析,从而为评估城市交通拥堵、制定相应的交通管理和控制策略提供了一种有效的定量分析方法。     

高速公路瓶颈路段可变限速控制方法研究

为缓解高速公路瓶颈区域产生的交通拥堵,降低交通波对上游交通流的影响,首先对瓶颈区域上游路段进行区间划分,然后在已有宏观交通流模型基础上,引入速度调解率系数,将其作为控制变量建立可变限速控制系统模型;并采用禁忌搜索算法对建立的模型进行求解.仿真结果表明,对高速公路瓶颈区域上游路段实施分区间可变限速联动控制,能有效地抵制瓶颈区域产生的交通波向上游快速传播,能够在一定时空范围内有效地缓解和消除交通拥堵.     

基于Fuzzy-logic的城市交叉口交通状态评价研究

以往研究多从中观的角度,将路口归入路段,但都未能对交叉口交通状态作重点分析.针对该问题,将路口交通状态划分为4个等级,建立了路IJ运行状态评价指标体系及相应的模糊综合评判模型,并结合一典型交叉口实例对其运行状态进行了评价分析,从而为评估城市交通拥堵、制定相应的交通管理和控制策略提供了一种有效的定量分析方法.     

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基于行程时间对交通需求的影响,建立路段交通流模型,对路段交通流量稳定性及通行能力的退化状态进行分析.在出行者的交通需求具有弹性的情况下,路段行程时间越长,交通需求越低.模型中行程时间由道路上的交通状态决定,车辆行驶过程的计算利用MITSIM模型,通过数值模拟方法分析弹性需求对交通流的稳定性及通行能力的影响.仿真结果表明,在交通需求和路段性能相互作用下,路段交通流量趋向于稳定,非饱和状态下的稳定流量随着交通压力的增加逐渐上升到最大通行能力,而饱和状态下的稳定流量小于最大通行能力且交通压力越高通行能力退化越严重.因此在城市路网规划时,应综合考虑路网中各路段通行能力,避免路段通行能力下降.     

交通事件下路段通行能力多层模糊估计方法

交通事件常导致道路网络区域性拥堵。研究交通事件下路段通行能力估计方法，有助于精准施策，缓解交通拥堵，提高道路服务水平。针对交通事件下路段通行能力影响因素复杂、样本数据量少等问题，本文提出基于多层模糊的通行能力估计方法。首先，宏观分析路段通行能力影响因素间关联性，基于模糊逻辑，构建通行能力估计模糊子系统，并将各类交通事件影响量化为多项特征值。其次，研究以交通事件影响量化特征值为输入，构建路段通行能力多层模糊估计方法，输出路段通行能力折减率。最后，通过实际案例验证模型的有效性，对比分析交通事件下路段通行能力实测值、经典通行能力计算方法与本文方法。结果表明：本文方法适用于多种交通事件场景，通行能力估计总平均误差为5.43%，相较HCM折减车道法估计精度显著提高。在交通事件动态检测数据支撑下，研究成果可在线估计交通事件影响下的路段通行能力，可为交通管理部门实现非常态下的智能管理与控制提供支持。     

基于韦布尔分布的城市快速路路段通行能力可靠性分布

目前基于随机通行能力的可靠性分析主要是通过搜寻路段瓶颈来实现的,而对于某一未定义瓶颈的较长路段而言,通行能力随机性分析结果往往存在较大的误差。研究发现:以韦布尔分布作为随机通行能力的分布函数更具可靠性,但其参数可能受多种因素的影响。基于上述问题,引入突变概率来解释由多个检测位置组合而成的快速路段可靠性评估方法;该模型可按要求给出不同时段、不同长度路段的理论平均通行能力及突变概率;同时通过研究浙江平原地区快速路的相关数据,给出了参数与影响因素的定量关系。最后通过实例证明:该模型能较好地分析快速路路段或路网内交通流突变风险。     

基于变向车道的平面交叉路口信号控制方法研究

平面交叉路口不仅是城市道路网中通行能力的瓶颈，也是交通事故的多发源。因此，平面交叉路口交通流的组织与控制是城市交通管理的重点和难点之一。对于多相位控制的平面交叉路口，为了降低路口的延误，提高路口的通行能力，可以通过设置变向车道，实施交叉路口的平面复合交通，来提高车道的利用率。与此同时，该路口的信号控制方法也必须进行相应的改进与调整。     

城市路网交通状态分析方法研究

城市路网交通状态分析是智能交通系统中具有理论和实际应用双重性的基础问题,是涉及多尺度、多变量、高度随机和时变的复杂系统分析问题。其难点在于如何建立交通路网模型、如何定义交通状态变量和如何分析路网交通状态。本文对这些问题进行了研究,从中观角度把交通路口参数归入到路段参数,从路段的角度再定义新的路段交通状态系数,并建立用于交通状态分析的路网交通模型。提出了基于可达矩阵的路口分层方法,使用该方法能够得出在不同路段拥挤程度之下的路口层次,得出路口可达性、路段连通性以及整体路网交通状态的判别结果,可以找出路网中关键路口、关键路段,可以得到交通状态的演变方式, 进而为研究交通拥堵形成机理奠定基础。这种分析方法可以直接应用于交通状态分析中,对交通诱导、旅行信息发布也有重要价值。     

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分析了高速道路交通事故发生后事发路段行程时间构成，提出在上游交通需求大于瓶颈段的通行能力的情况下，事发路段的行程时间由四部分组成，并给出了各部分的计算模型；利用车流波动理论推导出瓶颈处的排队长度，并进一步给出排队车辆数，得出了车辆在瓶颈段上游行驶时间的模型和在瓶颈前排队等待时间的模型。本研究为开发高速道路紧急救援系统提供了理论依据。     

高速公路可变限速控制策略安全性效果仿真

为了减少高速公路常发交通瓶颈上游路段运动波传播引发的追尾事故,在分析PARAMICS微观仿真模型的基础上,建立了可变限速控制仿真平台,在高速公路入口匝道交通瓶颈仿真路段,采用事故预测模型定量研究路段内冲击波传播过程中追尾事故的实时风险,提出了减少事故发生概率可变限速控制策略.结果表明:减少事故风险效果最好的控制策略是将阈值设置为预测事故概率等于0.25,限速值变化周期为120 s,限速值降低幅度为20 km/h,恢复幅度为10 km/h,相邻路段限速值差为20 km/h.采用可变限速最优控制策略后,高速公路瓶颈上游路段追尾事故风险降低了20%.      

交通区域协调控制模型

为提高交通区域通行效率,构建了适合各种交通状态的区域信号协调控制模型。以区域交叉口总排队车辆数与区域总输出车辆数为性能指标,考虑上下周期排队车辆数、各交叉口闭合相位差与有效绿灯时间,建立了模型约束条件。利用粒子群算法初始化有效绿灯时间与滞留车辆数,采用模拟退火算法求解有效绿灯时间,在不同交通状态下对某交叉口路网进行了仿真。仿真结果表明:与TRANSYT模型相比,低峰时段,采用本文模型排队车辆数降低了5.3%,区域总输出车辆数增加了5.5%;高峰时段,排队车辆数降低了17.9%,区域总输出车辆数增加了33.4%。交叉口的信号方案优化结果表明:与TRANSYT模型相比,采用本文模型时,各车道饱和度均降低,平均为1.8%,最大排队车辆数平均降低2.9%。分析结果表明:本文模型在各种交通状态下都是有效的,特别是在高峰状态下,控制效果优于TRANSYT模型。     

考虑排队阻滞和换道的改进宏观交通流模型

考虑路段上车辆换道及交叉口处排队阻滞作用,对交通流宏观演化模型进行改进.首先在排队中考虑不同车道的速度、密度差异,建立了换道模型;然后在交叉口内部划分各流向排队车辆的累积路径,分析不同的排队溢出位置对其他车流的阻滞影响;综合考虑车辆换道及交叉口处阻滞影响,建立了改进的车道组宏观交通流模型;最后设计仿真实验对模型进行验证.结果表明,在高流量需求下,本文模型能够模拟出下游的排队溢出对其他车流的阻滞影响;且在低中高3种不同的流量需求下,改进模型计算结果与仿真输出的驶离流量基本相符,与原有模型相比精度更高;由此证实了改进模型的准确性.     

信号交叉口短右车道通行能力概率模型

在交叉口设计中,部分信号交叉口共用车道的进口道部分会拓宽形成短车道,由于短车道长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题.本文考虑了交通流的概率特性,分析了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响,以短右车道为例,建立了基于概率论的短车道通行能力计算模型.然后,建立VISSIM 仿真模型,通过典型算例对本文模型、HCM方法及仿真模型的输出结果进行比较,验证模型的准确性和有效性.进而讨论了直行车辆比重对通行能力的影响,以及短车道长度、机动车流量对短右车道交叉口车辆延误的影响.该模型对于准确计算信号交叉口短右车道通行能力有借鉴意义.     

连续流交叉口信号协调配时及延误模型

为解决连续流交叉口车辆二次停车和人-车冲突问题,防止车辆排队溢出,破坏连续流交叉口稳定的运行状态,提出人-车信号协调优化控制策略。根据车流运行特征,协调主、预信号配时,优化信号相位方案,以车均延误最小为目标构建优化模型。通过仿真对比可知,本文模型计算的延误估算误差在5%以内。通过案例分析可知,现状方案南北左转车均延误和车均停车次数是优化方案的2倍以上,说明优化方案避免了车辆二次停车;从整个交叉口来看,优化方案在两种流量场景下,车均延误分别降低了27.8%、18.5%,提升了交叉口运行效率。通过敏感性分析发现,移位左转车道长度在100 m时,综合效益最佳。     

异质流网联车的不同换道集聚策略

为研究车联网环境下异质交通流的演变规律，首先，引入相对熵定量描述异质流的有序性，并分析有序性与智能网联车（connected and autonomous vehicle,CAV）市场渗透率、协同自适应巡航控制（cooperative adaptive cruise control,CACC）队列数之间的内在联系，推导得出智能网联车渗透率的增加及队列数的减少可以提升异质流的有序性；其次，提出了保守型集聚（conservative aggregation,CSA）、激进型集聚（radical aggregation,RDA）两种改进的智能网联车集聚换道策略，并通过元胞自动机仿真实验，从通行能力、相对熵和平均队列长度等方面比较了无集聚（no aggregation,NOA）、常规集聚（conventional aggregation,CVA）、CSA、RDA 4种换道策略的优劣；最后，在CSA换道策略中分析了不同最小队列规模限制对于通行能力的影响.研究结果表明：在双车道环境下，采取集聚换道策略能使智能网联车形成CACC队列，使异质流趋于“有序”，在20～95辆/km密度范围内提升通行能力；...     

逆向可变车道交叉口信号配时优化方法

为提升逆向可变车道交叉口通行效率，提出一种基于逆向可变车道交叉口信号配时优化方法.假设车辆到达服从泊松分布，基于逆向可变车道交叉口车流运行特征，构建了逆向可变车道交叉口通行能力和延误计算模型；以周期时长、主预信号控制、逆向可变车道长度及饱和度等为约束，交叉口通行能力最大和平均延误最小为目标，建立了交叉口信号配时双目标优化模型，采用模拟退火算法求解.选取南昌市某交叉口分析了其设置逆向可变车道后，在高、中、低流量及不同左转比例下的运行效果.结果表明，本文所提方法在不同流量下均能提高交叉口的通行能力并减少延误，且更适合高流量交叉口；当高流量交叉口左转比例大于 20%时，交叉口通行效率改善更加显著.     

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。     

考虑前车状态的智能网联车交叉口行为决策

为使智能网联汽车（intelligent connected vehicle, ICV）在复杂交通环境下高效、安全地通过信号交叉口，在车联网实时获取信号灯和前车状态信息的基础上，建立了智能网联汽车通过信号交叉口的驾驶行为决策框架. 通过跟驰模型推导智能网联汽车和前方车辆在未来的行驶状态，预测得到前方车辆是否要通过交叉口的行为，进一步分别对智能网联汽车是领头车和跟随车时通过交叉口停止线的条件进行判断；将换道加入到驾驶方式中来寻求更高的通行效率，用基于换道时间模型的方法判断智能网联汽车换道后的通过条件；仿真对比分析了所提出模型和现有模型的决策能力，讨论了影响决策过程的关键因素. 研究结果表明:相比于现有模型，综合信号灯和前车行驶意图的决策方法能够提高智能网联汽车对通行条件判断的准确性，从而进行更合理的行为选择，随着单位绿灯剩余时间的增加，车辆决策通过交叉口的概率可提高20%，当前车道的车辆位置对决策结果影响显著.      

考虑双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型

允许车辆借反向车道超车的双向交通道路是城市路网的重要组成部分.本文考虑了双向交通道路的车辆行驶规则,研究了无信号控制交叉口的车辆优先通行权分配规则,构建了一个双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型,研究了城市路网交通流的动态特性.研究结果表明,临界密度随着路网规模的增加而下降,路网交通密度的增加会加速拥堵闭环的形成,换道概率的增加会降低路网车速和缩短局部死锁现象形成的时间,单位时间换道车辆数与换道概率及交通密度之间存在着密切的关系.     

基于有效绿灯时间利用率的自适应控制策略研究

为了优化单点交叉口信号控制方案,使其适应各个进口道方向交通流动态变化,提高交叉口通行效率,根据交叉口进口道排队车辆数建立有效绿灯利用率模型,提出了一种交叉口自适应控制策略.有效绿灯时间利用率模型以交叉口通行能力最大为控制参数,实时优化确定出最佳相位放行方案以及最优相位切换方案,根据进口道排队车辆最大流向的排队车辆数和车辆到达预测确定相位放行绿灯时间.利用VISSIM交通仿真软件对该自适应控制策略仿真运行,与定时控制以及感应控制对比,评价分析不同车辆到达情况下交叉口通行情况.结果表明:该自适应控制策略能有效降低车均延误,提高交叉口服务水平.