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%.      

高速公路瓶颈区域可变限速控制方法

高速公路交通流处于高峰时,公路主线路段可能出现拥挤的瓶颈路段,导致车辆运行时间增加,路段运行效率降低等问题.本文从高速公路瓶颈区域路段交通流运行的时空特征出发,对现有的Papageorgiou模型进行扩展并考虑速度控制因素,使其适用于可变限速控制环境下的真实交通流运行状态,提出了适用于高速公路瓶颈区域的可变限速控制条件的改进模型,以控制周期内总通行量最大和车辆总行程时间最小为目标,建立高速公路主线可变限速控制优化模型.仿真结果表明,相对于固定限速控制,本文提出的可变限速控制方法可降低总行程时间7.45%,提高平均速度8.78%,表明该可变限速控制模型能在一定程度上缓解高速公路瓶颈区域的拥堵问题.     

高速公路瓶颈区域可变限速阶梯控制方法

针对高流量条件下高速公路主线瓶颈路段交通流运行态势恶劣导致通行效率降低的问题,从高速公路瓶颈路段交通流时空特性出发,对元胞传输模型进行扩展,使其能够对瓶颈路段和可变限速条件下交通流运行情况进行描述;在此基础上,构建可变限速控制模型,并采用阶梯限速控制方法对主线交通流进行控制,防止限速路段车辆排队上溯影响上游匝道车辆的正常通行.算例仿真结果表明:本文提出的瓶颈区域可变限速阶梯控制方法能够有效缩短车辆行程时间,在可变限速条件下,与无控制和仅单路段主线控制相比,车均延误分别减少了13.78%和1.60%.      

基于驾驶行为的山区高速公路限速研究

针对山区高速公路纵断面线形,分析路段通行能力差异性,从小客车驾驶员角度分析、计算能看到前车和前车尾灯时的最小纵坡视距,提出了以控制车流扰动过大和保证减速舒适性为目的的纵坡限速方法,并以此建立了基于驾驶行为和纵坡路段服务水平的纵坡限速分析模型.实例计算表明,通过该模型获得了邵怀高速公路设计车速为80 km/h路段的最佳限速值为100 km/h,从而对山区高速公路的路段最佳限速值的制定提供参考.     

大风雨雪气象条件下高速公路车辆稳定行驶的临界车速研究

为保证车辆在大风及雨雪气象条件下的行驶安全,构建了车辆模型、气象环境模型和道路模型,利用Carsim软件进行仿真模拟分析,考虑不同风级条件下车辆在降雨积水路面、积雪路面和降雪结冰路面上,以特定线形组合为例,选取侧向力系数和侧向偏移量作为评价指标,研究车辆稳定行驶的临界车速.研究给出了不同气象条件下车辆在直线和圆曲线上的限速建议,结果表明:车辆在5级风以上的雨天积水路面,路段线形为直线时,车速应不高于80 km/h,当路段为圆曲线时,应将车速控制在50 km/h以下;车辆在5级风以上的积雪或结冰路面,路段线形为直线时,安全限速值为60 km/h;当路段为圆曲线时,应将车速控制在30 km/h以下.研究结果对恶劣天气下安全驾驶和道路限速提供一定参考,并提供风雨雪作用下车辆安全行驶临界车速的计算方法.     

有限阶段马尔可夫决策的可变限速控制模型

分析了高速公路主线可变限速控制的作用,研究了现有的限速方法,将高速公路主线可变限速控制过程看作是离散时间的马尔可夫决策过程,提出基于强化学习与有限阶段马尔可夫决策的可变限速控制模型,通过与交通环境的交互学习进行模型的动态调整。采用有限阶段向后递归迭代的算法对模型进行求解,运用Paramics仿真软件对长吉高速公路全程进...     

基于情境意识模型的高速公路出口区域逐级限速方案研究

为分析高速公路出口区域限速方案的效果,研究提出了逐级限速方案（一级限速、二级限速、三级限速）,并开展不同交通流情况下的驾驶模拟实验。引入情境意识理论（Situation Awareness, SA）和ACT-R认知理论从驾驶人角度对逐级限速方案进行研究,建立了道路交通驾驶人SA的定量计算模型,通过与情境意识全面评估技术（SAGAT）结果的对比,评估出SA定量计算模型的有效性。结果表明：（1）在自由流状态下,车辆在分流鼻端的速度分别超过限速13.4 km/h（一级限速）、7.4 km/h（二级限速）、4.0 km/h（三级限速）,在不稳定流状态下则超过9.7 km/h（一级限速）、6.2 km/h（二级限速）、1.7 km/h（三级限速）;（2）交通量一定时,随着限速次数增加,驾驶人的SA水平提高,事故的可能性下降,其中三级限速方案是考虑驾驶人SA的最佳方案;（3）瞳孔面积和平均扫视频率可作为衡量SA的眼动行为指标,分流鼻端速度可作为衡量SA的操纵绩效指标。     

基于延误和事故损失的高速公路可变限速控制

以交通检测系统获取的车道流量和速度为模型输入,分别提出基于延误损失、 事故损失和综合损失等3 类步进式可变限速控制.综合现有基于流量和基于车速离散性 算法估计了高速公路事故发生率,提出了基于延误和事故发生率的路段综合损失计算方 法.以青兰高速莱芜区约20 km的路段为实例,模拟了8 组可变限速牌,通过微观仿真验证 了提出的3 种算法.结果证明,相比于静态控制,建立的3 种模型均显著降低了主线车流的 停车次数、停车延误和综合延误,改善了车辆行驶的平稳性,但主线车辆旅行时间略有增 加.根据敏感性分析发现,随着驾驶员对限速值服从率的下降,可变限速控制的效益也逐 渐降低,尤其低于80%时,下降显著;当低于60%时,基本保持不变.     

高速公路监控系统中限速控制策略的研究

阐述了高速公路运行中存在的主要问题,分析了可变限速控制在高速公路监控系统中所起到的作用。给出了主线可变限速控制的原理和控制策略,并建立了相应的数学模型。针对高速公路交通流的特点,采用多层分散控制的策略,实现对主线行车速度的控制。仿真结果表明了模型和控制策略的有效性。     

高速公路主线收费站可变限速控制

以事故率最小为目标,以费用与速度限制为约束条件,建立可变限速控制优化模型,确定可变信息板数目与相应的可变限速值。采用交通波理论模型计算可变信息板设置间距,并利用Vissim仿真软件对模型进行验证。利用不同交通流量下的单向双车道6个收费窗口的高速公路,进一步模拟可变限速控制与静态限速控制。试验结果表明：在高速公路主线收费站排队广场前应设4块可变信息板,设置间距分别为1293、2695、4056m,仿真结果与交通波理论模型计算值的相对误差最小为3．9％,最大为9．5％;可变限速控制中,通过车辆数较静态限速控制增长51．82％,行程时间与排队长度分别平均缩短15．81％、18．98％,验证了本文设计体系的合理性。     

城市快速路车速离散特征及其影响因素研究

车速离散性是影响城市快速路运行效率与安全的重要特征指标.本文采用上海车牌识别系统采集的个体车速数据,使用车速方差作为特征指标,在随机基本图框架下对车速离散特征及其影响因素进行分析.通过比较发现,个体车速方差较集计车速方差数值偏大,整体稳定于5~15 km/h;随密度增大而小幅下降,可分为稳定型、递减型、抛物线型和集群型4类. 通过建立多元线性回归模型辨识了车速离散的主要影响因素,包括车道数和匝道类型等.本文拓展了交通流基本图理论,对提升城市快速路安全和效率有借鉴意义.     

高速公路合理限速对策研究

车速与其离散性和事故数、事故严重度以及交通拥挤性密切相关。合理的速度限制可以降低交通事故数和事故严重度,提高道路的运输效率。基于对高速公路运营阶段交通流量的构成及增长分析,提出新建高速公路和非新建高速公路应采取的不同限速策略,并分别给出合理的车速限制建议值,有利于制定合理的高速公路限速对策。     

不同能见度条件下高速公路车辆速度特性研究

本文以京港澳高速公路湖北省内金山-武汉南路段内的交通流检测器及其附近设置于路侧的公路气象站的历史数据为主要研究数据,针对雾天低能见度等天气因素,分析有无雾及不同能见度条件对车辆速度均值及速度离散型的影响;研究在雾天条件下,不同车道位置、不同车辆类型、不同时间时段的车辆行驶速度的差异性;基于交通流Greenshield 经典V-K关系,采用非线性回归方法,建立雾天车辆平均行驶速度综合预测模型,模型的拟合优度达到80%.研究成果对研究公路沿线能见度因素对行车安全影响,分析雾天等低能见度条件下的公路通行能力,制定雾天等低能见度条件下可变速度控制等交通控制措施具有重要参考与借鉴意义.     

降雨对城市道路行程速度的影响

以北京市实时天气数据和基于浮动车的城市道路行程速度、交通运行指数数据为基础,对比分析降雨天气和正常天气的行程速度、指数、降雨量等数据指标.然后从降雨强度、时间段、拥堵等级等角度展开对城市道路运行参数的分析,建立降雨天气速度预测修正模型,并进行模型验证.研究得出,在夜间降雨强度达到中雨及以上时,快速路、主干路、次支路的速度下降百分比分别为：8.8%、4.8%、5.9%,分别得出高峰和平峰时降雨强度与行程速度下降之间的关系;得出在全路网不同拥堵等级下降雨强度与行程速度下降之间的关系.最后对速度预测模型进行实测验证.结果表明,该模型可以对降雨天气条件下的行程速度进行有效预测,预测的平均误差在5%以内.     

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以北京市实时天气数据和基于浮动车的城市道路行程速度、交通运行指数数据为基础,对比分析降雨天气和正常天气的行程速度、指数、降雨量等数据指标.然后从降雨强度、时间段、拥堵等级等角度展开对城市道路运行参数的分析,建立降雨天气速度预测修正模型,并进行模型验证.研究得出,在夜间降雨强度达到中雨及以上时,快速路、主干路、次支路的速度下降百分比分别为：8.8%、4.8%、5.9%,分别得出高峰和平峰时降雨强度与行程速度下降之间的关系;得出在全路网不同拥堵等级下降雨强度与行程速度下降之间的关系.最后对速度预测模型进行实测验证.结果表明,该模型可以对降雨天气条件下的行程速度进行有效预测,预测的平均误差在5%以内.     

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.     

考虑多维动态特征交互的高速公路实时事故风险建模

为探究天气和道路等特征,以及交通流、天气、道路及时间等多维动态特征之间的交互作用对实时事故风险预测模型精度的影响,本文基于京哈高速公路北京段的事故数据,以及匹配的交通传感器数据、天气数据和道路特征等,构建4个数据集,分别为只包含交通流变量,包含交通流变量、天气及时间特征变量,包含交通流变量、道路及时间特征变量,包含交通流变量、天气、道路及时间特征变量。从考虑多维动态特征的交互效应出发,基于深度交叉网络,提出一种新的实时事故风险预测模型。结果显示,本文所构建的深度交叉网络模型比其他几种实时事故风险预 测方法显示出更高的精度。模型的AUC值(Area Under Curve)可达0.8562,在0.2的概率阈值下, 可以正确分类84.26%的非事故数据和77.55%事故数据。结论表明,本文采用的多维动态特征交互样本条件下的深度交叉网络模型能够有效地预测高速公路交通事故,可为我国高速公路安全管理部门提供理论与技术支持。