环形信号交叉口进口道车辆延误及排队长度计算方法

由于环形交叉口的内在局限性,大部分的环形交叉口被改造为常规的十字交叉口或环形信号交叉口。为了分析环形交叉口内车流特性,针对环形信号控制交叉口,分析影响进口车道车辆延误与排队长度的因素;提出了2种常见的环形交叉口相位方案;根据每种相位方案,考虑进口道内侧车道、外侧车道的交通流运行特性,分别建立了进口道内侧车道、外侧车道的车均延误和平均排队长度计算模型,将内外侧车道区别考虑有利于分析环形交叉口内车流特性。以哈尔滨市博物馆环形交叉口为例,通过Vissim仿真软件得到仿真结果,将模型计算结果与仿真输出结果进行比较,结果基本相近。论证了模型的准确性。     

基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计

为了研究如何结合移动检测数据来确定交叉口排队长度,并以此来衡量交通拥堵程度的问题,利用车辆行驶轨迹,分析了通过交叉口车辆的排队特点。根据车辆在队列中的不同排队位置,分车辆通过交叉口时所存在的A,B,C这3种位置,建立了面向延误最小的排队长度估计模型。其中,通过虚拟线圈检测器后开始减速停止在停车线前的A位置车辆排队估计模型基于基本延误模型;减速进入虚拟线圈检测区域停车的B位置车辆排队估计模型基于简化车辆跟驰模型,对可获得车辆行驶轨迹的网联车减速过程进行了重建;减速停止在虚拟线圈检测器前的C位置车辆排队估计模型基于LWR消散模型以及交通流理论算法,并利用网联车车辆行驶轨迹数据进行了加速过程的重建。在此基础上,根据不同位置车辆与队尾网联车的距离不同,对其到达率赋予不同的权重,计算总的排队长度。最后,通过图新地球地图软件投影并筛选车辆在案例交叉口的车辆行驶轨迹,利用微观交通仿真软件VISSIM对本研究的模型进行仿真验证。结果表明,排队长度估计模型与真值的最大误差为12.4%,最小为2.2%,平均误差为8.75%,方差为12.595%~2,绝对与相对误差均保持在可接受范围以内,说明基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计模型能够较为有效地估计城市道路交叉口的排队长度。     

短车道对信号交叉口通行能力影响研究

针对交叉口进口道拓宽后形成的短车道,由于其长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题,结合交通流理论和概率论的相关成果,从定性分析和定量计算两方面研究了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响。针对3种不同的信号相位方案,建立了考虑短车道潜在排队阻塞情况下的车道组通行能力计算模型,并通过仿真对模型进行了检验。在此基础上,进行了短车道条件下相关因素对信号交叉口通行能力影响的敏感性分析。研究发现在交叉口进口道存有短车道条件下,短车道长度、信号相位方案对通行能力起主要影响;同时对通行能力而言,存在最佳信号周期。     

拓宽的左转车道长度对延误影响的仿真分析

以提高拓宽进口道车辆的运行效率,减少进口道延误为目标,分析了交叉口进口道拓宽段车辆的运行特性,并运用Vissim仿真软件对不同长度的拓宽段进行仿真分析。交叉口进口道左转拓宽段的长度不仅与左转车量的排队长度有关,而且与其相邻车道的排队长度有关;根据仿真结果得出了拓宽左转车道长度与进口道延误之间的关系。     

基于概率模型的具有短车道的信号交叉口进口道通行能力研究

分析了短车道效应对进口道拓宽车道通行能力的影响,基于交通流理论和概率论,提出了考虑短车道排队阻塞情况下的信号交叉口进口道通行能力计算模型.该模型根据进口道中3种转向车流的比例、短车道几何特征以及信号周期计算一个信号周期中两种不同短车效应的发生概率,并计算各自情况下的进口道通行能力.进一步探讨了该模型中转弯车辆比例、短车道长度、信号周期长度、绿信比的变化对通行能力的影响.研究发现短车道对通行能力的主要影响因素包括左转车比例、短车道长度和绿信比,且当左转车比例在50％左右时,增加短车道长度能显著提高通行能力.此外,使用西安和上海的实测数据对本模型和HCM2000通行能力模型进行验证和对比,本模型的计算结果比HCM2000模型更加精确,误差小于200 pcu/h.     

基于混行跟驰仿真的CAV专用进口道动态设置方法

信号交叉口是影响交通系统运行安全和效率的关键。在国家新基建战略的提出以及车路协同技术不断发展的环境下,合理设置网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)专用进口道,对信号交叉口进口道处不同网联类型的车辆进行科学的交通组织,能够提高交叉口的通行能力,降低行车延误,促进城市交通系统效率与安全的双提升。建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型和GM (General Motor)模型分别描述混行环境下网联车辆与非网联车的跟驰行为,以提高进口道通行能力、降低延误和油耗为优化目标,采取敏感度分析方法,提出不同CAV比例、进口道车道数、交通量和信号配时方案组合情况下CAV专用进口道的动态设置条件,适用于不同交通状况的信号交叉口,具有较强的普适性。数值仿真结果表明：采用该方法设置CAV专用进口道能够提高混行信号交叉口的通行能力、降低延误和车均油耗;在实际应用时,可视交叉口类型和交通智能化程度灵活选取CAV专用进口道设置方式,为混行交通流环境下交叉口进口道的交通组织优化提供理论依据和模型支持,对车路协同系统的相关研究具有参考意义。     

基于判别分析法的交叉口进口道交通状态预测

针对交叉口进口道交通状态的模糊性和不确定性,在综合考虑影响进口道交通状态因子的基础上,选取到达率、排队长度、信号周期、饱和度和车道数为预测交叉口进口道交通状态的影响因子。采用判别分析法中的Fisher判别法,利用调查得到的样本数据建立了交叉口进口道交通状态预测模型,并用调查得到的验证样本进行验证,结果表明利用Fisher判别法能够有效的进行交叉口进口道交通状态的预测。     

短连线交叉口信号配时优化

针对短连线交叉口传统信号配时方案造成的车队排队超过路段距离,车流上溯诱发上游交叉口拥堵的难题,建立信号周期模型。以通行能力与车均延误时间之比最小为目标函数,以进口道车辆最大排队长度为约束条件,利用线性规划理论求解,同时探讨模型成立条件。最后选取实例,进行验证,仿真后提出相应评价参数与传统信号配时方案进行对比。     

基于浮动车停车点数据交叉口车辆排队长度计算方法

浮动车数据中存在许多行驶速度为零的停车点数据记录,它们和交叉口车辆排队长度存在一定的空间关系.针对此提出一种新的基于浮动车停车点数据计算交叉口前车辆排队长度的方法.首先根据车辆停车点地理位置和正常行驶点的连续关系及和路段的相对位置进行地图匹配,提取出路段上交叉口前正常排队停车点数据;然后从正常排队停车点数据中计算出相对交叉口的浮动车数据相对位置关系,根据对浮动车停止点距离交叉口的位置密度分布变化进行2次统计计算,推算出交叉口前车辆排队长度.最后通过实际浮动车数据计算实例对本方法进行了说明和验证.     

单个交叉口模糊控制及Simulink仿真

以车辆排队长度为控制量,提出了一种交叉口模糊控制方法,并以四相位交叉口为例,建立了Simulink仿真模型,在不同交通流数据下将此模糊控制与现有的定时控制比较,对其控制效果进行仿真验证。仿真结果从车辆平均延误、信号周期和车辆的最大排队长度等方面,显示出了模糊控制的优越性。     

静止队列法交叉口排队与停车延误分析

交叉口延误是现代城市交通研究的重要课题,论文采用静止队列法分析了交叉口排队与停车延误。根据车辆通过交叉口的真实过程,运用静止队列法,以队列首尾各自向上游移动描述排队过程,在此基础上分析了一次排队和二次排队通过交叉口的排队长度与停车延误,并归纳了排队长度与停车延误的一般算式,最后仿真研究了连续多个周期各时段的排队长度及其变化,讨论了时段长度与停车延误准确度的关系,并确定了时段长度合适的取值范围。     

基于短连线的过饱和信号交叉口最大延误模型

为了解决过饱和状态下短连线的信号交叉口路段长度对延误影响的问题,推导出了基于短连线的过饱和信号交叉口最大延误模型。首先分析经典延误模型的盲区:在连接短连线信号交叉口车辆排队长度达到路段长度后,排队车辆就不能再增加;然后利用排队长度与延误关系推导出适用于该状态下的延误模型,并且提出当短连线相连2个交叉口信号相位差为0时所计算出来的延误是最大延误;最后通过算例对比了提出的延误模型与定数理论延误模型。结果表明:路段长度限制对于过饱和状态下连接短连线的信号交叉口延误的计算有很大影响,所提出的方法能够有效解决这一问题。     

借用公交专用道左转的主预信号控制方案优化

设置有路中式公交专用道的交叉口进口道存在因公交与其他车辆两股平行车流在路口同时左转、直行和右转而形成的多路交织现象，传统信号控制方案已无法消除这类交叉口相位放行造成的交织冲突问题。为解决该问题，设计了一种借用公交专用道左转的新型交叉口，规定了各流向车辆的运行规则，同时设计了主信号与预信号相位方案及相互协调配时关系。具体来说，根据公交直行车辆和其他左转、直行车辆的到达-驶离图式，分别建立各流向不同情况下车辆的延误与停车次数计算方法，以交叉口车均延误与车均停车次数加权的当量费用最小为目标，建立交叉口信号配时优化模型。为验证该优化控制策略的有效性，结合算例对传统控制方案和优化控制方案进行比较，并分析等待区长度对车辆排队演化过程的影响，确定优化方案适用场景。结果表明：相对于传统方案，优化方案增加了交叉口的通行能力，使得车均当量费用下降比例达到了32.3%；参数灵敏度分析显示，主信号等待区长度宜设置为80 m。所提出的控制策略通过借用公交专用道左转，提高了交叉口的利用效率，最大限度地降低了对公交优先策略实施的影响，能够完全消除设置有路中式公交专用道交叉口相位放行中的交通交织冲突现象，以保证交叉口行车安全。     

基于二项分布的BRT通道排队模型及线路优化调度

针对国内外大部分BRT系统的设计特点,根据BRT系统中港湾式车站组的实际情况,结合线路发车频率,建立了BRT通道车辆排队概率的数学模型,提出了基于该排队模型的线路优化调度模型。最后以广州市中山大道BRT系统中的站点为例对该调度优化模型进行了求解,并在Vissim软件中进行仿真试验对比,结果表明该方法可以有效减少排队,为BRT系统的优化调度提供一种有效的方法。     

快速路出口至前方灯控路口合理距离研究

应用Vissim微观仿真模型研究城市快速路菱形立交出口至前方灯控平交路口合理距离,分析了出口下游辅路交织区在不同交通量组合情况下交织长度的变化规律,并以排队长度为评价指标研究由于平交口信号灯造成各转向车辆的延误,研究表明：出口到平面交叉口停车线的合理距离决定于交叉口各转向车辆最大排队长度、交织长度及辅路附加车道长度。在流量组合1下,取值215 m;在流量组合2下,取值305 m;在流量组合3下,应加大出口与平交口之间距离,并采取相应的交通组织管理措施来保证出口下游辅路车辆的正常运行。     

基于排队论的高峰期汽车加油站优化研究

我国加油（气）站普遍存在高峰期拥挤排队现象,论文研究了基于排队论的高峰期汽车加油（气）站优化模型,通过分析服务系统在排队等候中的概率特性,解决系统的最优设计和最优控制,从定性和定量的角度分析高峰期加油（气）站的运行状况。以重庆市八公里加气站为例,依据实地调查数据,运用已建立的排队论模型进行案例分析,提出加气站最佳加气枪设置数量和最优配置方案,以解决加气站高峰期拥挤排队加气的问题。     

基于单截面低频检测数据的信号交叉口排队长度估计

针对我国大多数中小城市信号交叉口交通检测数据条件及基于此数据条件下存在的信号交叉口排队长度估计精度不高问题,研究了基于单截面低频定点检测数据的信号交叉口排队长度估计模型.利用时间占有率与流量、速度之间的函数关系对长排队(排队长度超出检测器位置)进行识别.根据信号配时数据切分低频检测器数据,并与信号配时数据匹配.基于交通波理论,通过关键点的判别求取周期最大排队长度.以青岛市山东路-江西路南进口为例进行仿真和实证验证.结果显示,长排队的识别精度达到了90% 以上,不同饱和度下(低、中、高)的信号交叉口排队长度估计精度均达到了80% 以上,其中,中、低饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于20 m/cycle,高饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于45 m/cycle.      

双开口式逆流左转车道几何设计及信号配时优化

为解决单开口式（即仅有1个预信号开口）逆流左转车道（即通过预信号控制动态借用的出口车道）的长度与左转交通需求匹配效果不佳的问题,通过对单开口式逆流左转车道的设计进行分析,提出1种双开口式（即设置2个预信号开口）逆流左转车道的设计及控制方法。结合逆流左转车道的车辆运行规则,分析单开口式、双开口式逆流左转车道上车辆排队行为特征差异,构建逆流左转车道通行能力计算模型和延误计算模型。考虑主预信号协调控制、饱和度、交通波传递等约束条件,以车均延误最小为优化目标,采用0-1变量表示各个预信号开口是否启用,将常规设计、单开口式、双开口式信号配时整合到1个统一的混合整数非线性规划优化模型中,并给出逆流左转车道长度的设计依据。通过案例分析发现:①在逆流左转车道长度为80 m时,交叉口通行能力提升幅度最大;②当通行能力满足需求时,逆流左转车道长度越短,交叉口延误降低越明显;③若为保证通行能力而采用较长的逆流左转车道时,双开口式逆流左转车道通行效率优于单开口式;④综合考虑延误、通行能力等因素,单开口式逆流左转车道长度宜设置为40~60 m,而双开口式宜设置为80 m左右;⑤双开口式逆流左转车道可根据需要选择是否启用每个预信号开口,应用较为灵活,适用于各种流量场景。      

多相位信号交叉口微观仿真模型及控制系统研究

通过对信号交叉口车辆到达、排队、起动、减速、跟驰、避让等各种交通流微观运行特性的分析,建立了交叉口描述、车辆发生、车道选择、车辆运行等模型,提出了一种交叉口多相位信号控制方案仿真系统。该系统操作方便,界面形象丰富,扩展性强,有效地反映了交叉口交通流的随机性和复杂性,能用于交叉口仿真和优化控制。     

一种改进的移位左转车道信号控制方法及其效用分析

针对交叉口传统移位左转交通组织存在的交通冲突与通行效率问题，提出了一种改进的移位左转车道设置方法，并分析改进前、后的交通冲突状况。综合考虑行人与非机动车的过街需求，分析路段左转信号与交叉口主信号之间的协调控制关系，设计改进的移位左转交叉口相位方案，建立移位左转交叉口设计要点计算模型，包括移位左转车道长度、路段左转变道段长度、路段左转车储存段长度。假设车辆到达服从泊松分布，推导并建立改进的移位左转交叉口各相位的延误计算模型。以车均延误最小为目标，构建改进的移位左转交叉口信号控制参数优化模型，采用穷举法给出其求解算法。从左转交通量、移位左转车道长度、交叉方向右转车辆比重3个方面分析改进方法的适用条件，并借助VISSIM仿真，使用在哈尔滨市交叉口收集的数据验证改进方法的效用。研究结果表明：当移位左转车道长度为100 m左右时，该交通组织方式可以发挥最大效益；改进的移位左转交通组织较改进前交叉口车均延误下降了16.1%，验证了所提改进方法的有效性；当左转交通量小于400 pcu·h^-1，交叉方向右转交通量比重大于25%时，采用改进的移位左转方法，交叉口的通行效率改善更加显著。研究成果可为移位左转车道的设置及信号配时提供依据。