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。     

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。     

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。     

快速路单双汇入匝道主线交通流运行分析

文章研究快速路单双平行式汇入匝道对快速路主线交通流运行状态的影响。借助微观交通仿真软件VISSIM,对不同交通需求情况下两种匝道形式的快速路汇入部分进行仿真,通过采集主线交通流的车速、延误、流量等数据,分析得出当主线和汇入流量的流量/通行能力比率(v/c)小于0.7时,单双平行式汇入匝道对主线交通流的运行状态的影响差别不大,且主线仍能保持较高的速度运行,此时选择匝道形式更多应考虑土地空间、建设成本等因素;当主线和汇入流量的v/c超过0.7时,单双平行式汇入匝道主线交通流车速波动呈现截然相反的情况,此时根据交通需求选择匝道形式对提高快速路运行效率有更重要的意义;当交通流趋于饱和流时,单双平行式汇入匝道在主线运行状态上差别不大。对主线三车道交通流车速—流量分析得出,双车道平行式汇入匝道,主线交通流呈现明显的自由流和拥堵流两级分化的局面,单车道平行式汇入匝道,主线交通流各状态过渡平缓。     

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。     

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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.     

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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。     

基于元胞自动机的快速路匝道控制方法

快速路匝道交织区是城市道路网络中的典型瓶颈,快速路匝道流量的控制对改善交通瓶颈具有重要意义。传统的匝道控制方法具有滞后性、参数标定困难等局限。本文改进了匝道合流区的元胞自动机模型,应用元胞自动机模型对匝道绿信比的控制效果进行快速仿真计算,并基于仿真结果优选信号控制方案。仿真结果表明,基于元胞自动机模型的快速路匝道汇入流量控制方法能提高快速路匝道瓶颈的运行效率,具有较好的前瞻性、稳健性和可移植性。     

基于多点线圈联合数据的高速公路匝道影响范围识别

为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围，本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响，对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的影响阈值。应用京昆高速及二广高速的99个平行式合流匝道和直接式分流匝道多点主线线圈检测器数据的分析结果表 明，所提出方法可识别高速公路主线车流受匝道的影响程度。合流匝道对主线最外侧车道的影响比次外侧车道高4%~69%；A~C级服务水平下，分流匝道对上游主线最外侧车道影响程度比次 外侧车道高6%~29%，D~F级服务水平下，最外侧车道受影响程度比次外侧车道低10%~13%。合流匝道的影响范围是合流点上游350m至下游550m；其中上游160m至下游100m和下游180~ 270m为核心影响范围。分流匝道影响范围为分流点至主线上游850m，其中750~850m、450~ 600m、100~300m为核心影响范围。研究成果可为高速公路匝道交通设计、管控策略和提升仿真可靠性提供依据，可有效降低设置匝道带来的影响。     

基于通行能力分析的车辆折算系数研究

以通行能力分析为基础．提出车辆折算系数的准确概念，即在特定的道路条件以及交通组成条件下，所有非标准车相当于标准车对交通流流量影响的当量值。在此定义的基础上，确定采用车辆作用空间与车头时距相结合的方法确定车辆换折算系数PCE值。最后，以在哈尔滨市二环路上观测的数据为例，给出不同车型在平直路段、通常交通条件下的PCE推荐值。     

城市快速路匝道最小间距模型

匝道间距是路线设计中的重要内容,对交通流有决定性的影响。根据城市快速匝道的特点,应用驾驶员行为理论,模拟了驾驶员城市快速匝道上的驾驶行为。认为匝道间距是影响城市快速路主线运行状况的关键因素。为了合理确定匝道最小间距,必须确定匝道组合模式和计算匝道加减速车道长度,并计算出车流从匝道汇入主线后,由于车流变道而形成交织车流长度。由此建立了不同匝道组合模式下的匝道最小间距模型。应用实例表明。当匝道间距不能满足最小间距时,车速降低,服务水平下降。     

快速路与邻接交叉口分散换道和速度引导方法

研究车路协同城市快速路与邻接交叉口主线分散换道和速度引导自适应控制方法. 对高饱和度入口匝道与邻接交叉口,提出主线分散换道自适应控制方法,依据合流区上游不同车道密度制定换道规则,以主线流量最大化为目标确定邻接交叉口相位相序;对出口匝道存在超长排队,提出主线速度引导自适应控制方法,依据主线上游车辆目的地确定速度引导策略,以出口匝道需求与通行能力相匹配为目标确定出口匝道关联相位优先权. 采用元胞自动机模型仿真验证,结果表明,所提方法与非协调控制、传统协调控制、车路协同交叉口自适应控制相比,区域流量分别提高17.38%、5.52%、10.06%,总时间消耗分别下降35.86%、 26.21%、17.39%.     

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.     

快速路与邻接交叉口分散换道和速度引导方法

研究车路协同城市快速路与邻接交叉口主线分散换道和速度引导自适应控制方法. 对高饱和度入口匝道与邻接交叉口，提出主线分散换道自适应控制方法，依据合流区上游不同车道密度制定换道规则，以主线流量最大化为目标确定邻接交叉口相位相序；对出口匝道存在超长排队，提出主线速度引导自适应控制方法，依据主线上游车辆目的地确定速度引导策略，以出口匝道需求与通行能力相匹配为目标确定出口匝道关联相位优先权. 采用元胞自动机模型仿真验证，结果表明，所提方法与非协调控制、传统协调控制、车路协同交叉口自适应控制相比，区域流量分别提高17.38%、5.52%、10.06%，总时间消耗分别下降35.86%、 26.21%、17.39%.     

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.     

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。     

变速车道影响下的城市道路多路合流区域换道交通流特性研究

根据实测数据分析,得到了城市道路多路合流路段的驾驶行为特性和交通流特性;引入驾驶员性格参数和描述驾驶心理的选择换道概率,建立了城市道路多路合流的元胞自动机模型(Cellular Automaton,简称CA);由JAVA数值模拟,模型验证后,得到了变速车道分别为直接式、平行式的多路合流的交通流特征参数。研究表明:直接式不利于主线、多条匝道的车辆通行,右侧匝道车辆对中间匝道的干扰严重;过长的平行式变速车道,加重了主线与中间匝道之间冲突,增大了中间匝道车辆对右侧匝道的影响。此外,直接式加重合流区的交通拥堵,相比之下,一定长度范围内的平行式变速车道对于合流区的交通运行状况改善明显,但过长的平行式变速车道会适得其反。     

干道交织区通行能力最大化的合流车道控制

城市干道交织区内大量的车辆交织将严重降低道路的通行能力,本文根据车辆交织行为及各汇入车道交通量的不均衡性,提出了交织区合流车道信号控制方式.采用交织折减系数,建立了车道控制下的交织区实际通行能力计算模型;随后,以交织区内实际通行能力最大为目标函数,交织区内交织比例和相位控制方案为约束条件,提出了合流车道最优信号配时模型;最后以实际数据进行验证,汇入控制的实际通行能力与模型计算结果的误差仅为2.44%,验证了通行能力计算模型的有效性.模型计算结果表明：随着高峰期间汇入交通量的增加,交织区内存在大幅度的通行能力骤减,采用分车道信号控制后,交织区的实际通行能力与实际过车数得到明显提升.