基于交通仿真技术的交通流监测设备布设间距研究

交通流监测设备是指能够采集断面交通量、车速、占有率等交通参数的信息采集设备,是公路网运行状态监测体系建设的重要内容和基础。合理确定交通流监测设备布设间距,使其既能满足公路交通运行状态判别、公路交通应急管理等应用需求,同时又能最大限度地节约建设资金,意义重大。在总结分析交通流监测设备布设实践及研究现状的基础上,提出"依托交通仿真技术和公路交通运行状态判别模型,对不同布设间距条件下的交通异常状态检测过程进行仿真实验,输出交通异常状态平均检测时间作为评价指标"的研究思路,并就交通仿真平台比选、交通运行状态判别模型以及仿真条件设置等3个关键问题进行了论述。最后,通过对高速公路、一级公路和二级公路基本路段上,12种交通流监测设备布设间距条件进行仿真模拟,形成3种技术等级道路上设备布设间距与平均检测时间的对照表,为公路交通管理部门进行交通流监测设备布设提供决策参考。     

城市快速路交通状态转变时刻确定方法研究

研究了城市快速路交通状态转变时刻的确定方法。在分析快速路拥挤状态和不拥挤状态交通流参数特性的基础上,根据Dganzo等提出的交通流参数调整累计曲线,设计了一种用于确定交通状态转变时刻的方法:利用流量和时间占有率两个参数的调整累计曲线来判定快速路交通状态转变时刻。论文利用北京快速路系统的调查数据检验了该方法,得出的交通状态转变时刻与实际情况相符,证实了该方法的有效性。交通拥挤转变时刻的确定可以应用于道路交通状态判别、交通波理论研究以及现有交通事件检测方法的技术评价。     

北京市主干路基本路段交通流特性及状态分析

基于实测数据和交通流模型,对北京市的主干路基本路段的交通流进行了分析,发现主干路交通流呈现出不同的相位特征,应用“三相交通流理论”,在城市主干路基本路段的流量一密度平面中将交通流划分自由流、同步流和堵塞流3个相位,并具体讨论各个相位的交通流特性及交通流的状态转变,确定了各个相位的关键阈值,标定每个相位的区域范围,同时定义了城市主干路基本路段交通拥挤的范围,并用分类与回归树（CART）方法对结果进行了验证。     

交通流时间序列的分形实证研究

为了分析交通流在同步流、拥挤流、自由流状态下的分形特征,通过关联维刻画交通流的复杂性,通过Hurst指数研究交通流的长程相关性,通过记忆长度确定交通流的影响范围。对实测数据的计算结果表明,3种交通流都是分形的,且存在长程相关性,同步流的关联维小于拥挤流,拥挤流的关联维小于自由流,同步流和拥挤流的Hurst指数大于自由流,同步流的记忆长度大于拥挤流,拥挤流的记忆长度大于自由流,说明不同状态的交通流具有不同的分形特征。     

基于燕尾突变理论的拥挤控制模型研究

为了解决日益严重的道路交通拥挤问题,通过对城市道路拥挤情况的分析,基于燕尾突变理论讨论交通流预测问题,同时考虑时间因素和不同车辆对交通流的影响,建立相关模型分析拥挤状态附近的突变现象,进而提出缓解城市交叉口拥挤的方案。     

一致拥挤快速路交通系统鲁棒稳定性分析

基于李雅普诺夫范函法理论,选取适当的流-密关系式,对一致拥挤快速路的鲁棒稳定性进行分析研究,并得到交通流保持稳定的充分条件和状态反馈控制器的设计方法.试验结果表明:该方法有效、实用,能使一致拥挤的快速路趋于稳定的自由流.     

基于交通流稳定距离的多车道信号平交口安全间距分析

在分析多车道公路信号平交口间路段交通流运行特征的基础上,提出了基于交通流稳定距离的平交口安全间距分析方法。利用交通冲突率在路段上的分布趋势,验证了以CV(车速标准差变异系数)值作为间接安全评价指标的有效性;在仿真环境下,分析了交通量、信号周期、转向交通量比例、货车比例对CV值分布的影响;对典型环境下CV值的分布进行了曲线拟合,从而确定了各接入类别多车道公路的交通流稳定距离;结合平交口上游功能区的长度,给出了信号平交口最小安全间距的推荐值。结果表明:从交通流角度分析平交口间距是可行的,多车道公路信号平交口最小安全间距可表示为交通流稳定距离与平交口上游功能区长度之和。     

道路路阻函数模型及适用性研究

交通诱导系统中两节点间最优路径的选择是目前的一个难点问题,其中路阻函数的确定是路径优化的核心内容.针对交通流由畅通状态到拥挤状态再到堵塞状态的过程,应用经典交通流理论和实际调查数据,构建交通流诱导系统分段路阻函数模型,以q=10veh/h为一个单位,对函数进行分段拟合,构建高速公路和城市快速路下的分段路阻函数,并对其适应性进行拟合分析.应用结果表明:在不同的流量范围内,高速公路和城市快速路分段路阻函数在自由流状态、高密度状态和低密度条件下适合不同的分段函数.     

道路路阻函数模型及适用性研究

交通诱导系统中2节点间最优路径的选择是目前的1个难点问题,其中路阻函数的确定是路径优化的核心内容.针对交通流由畅通状态到拥挤状态、堵塞状态的过程,应用经典交通流理论和实际调查数据,构建交通流诱导系统分段路阻函数模型,以q=10 veh/h为1个单位,对函数进行分段拟合,构建高速公路和城市快速路下的分段路阻函数,并对其适应性进行拟合分析.应用结果表明:在不同的流量范围内,高速公路和城市快速路分段路阻函数在自由流状态、高密度状态和低密度条件下适合不同的分段函数.      

城市快速路常发性交通拥挤分析

基于城市快速路交通流实测数据,分析了常发性交通拥挤的特征.划分了6种交通流状态,对其进行了定性和定量分析,进而提出了"状态跳转"的概念和判别方法,揭示了拥挤形成过程;根据交通拥挤的形成原因将其分为主动和被动式.介绍了用时空速度变化图寻找拥挤源头以及选择交通控制措施的方法.     

城市快速路交通拥堵判定方法研究

为弥补单点检测器判定交通拥堵方法研究的不足,在对实测数据分析的基础上,利用临界占有率将交通流状态划分为拥堵状态与非拥堵状态,提出了以速度-占有率比、速度差双指标判定交通拥堵状态发生、结束时刻的方法。并以北京城市快速路实测数据为例,对各判定指标阈值进行标定,判定结果表明:基于单点检测器设计的拥堵判定方法能够有效判定检测器断面拥堵发生时间、持续时间、结束时间。      

非常态下城市道路交通检测器布局优化方法

为了使城市道路上布设的交通检测器能够实时、准确地提供路网动态交通流信息,并最大程度地节约经济成本,通过仿真对交通异常事件下城市道路交通流量和车辆延误进行了估计,并利用模糊聚类分析法、回归分析法和车辆延误估计模型,研究了路网在非常态下的检测器空间位置以及空间密度的布局优化方法;通过一个算例,对提出的检测器布局优化方法进行了验证分析,并得出了算例中检测器布局的优化方案。结果表明:所提出的检测器布局优化方法是可行的。     

基于CA方法的交通流数值模拟及信号灯感应控制策略研究

采用细胞自动机方法(Cellular Automata:CA)模拟含4个路口的城市道路交通流状态,并通过离散方程描述车辆的运动过程.研究了信号灯控制策略(同步定时控制及感应控制)对交通流状态的影响.数值模拟结果表明,信号灯对交通流的影响与道路中车辆密度有关,同时,感应控制参数的选取存在一合理的取值范围,可优化交通流通行...     

浅谈路口感应控制的应用

路口感应控制的实施有利于改善路口交通流秩序,从而提高路口通行能力,这对提高道路通行能力具有重要意义。在阐述感应控制的基本原理和检测器布设原则的基础上,总结了路口感应控制的常用实现方式及事件检测的应用,以期为相关工作提供参考。     

信号灯平交路口优化设计方法

平交路口通行能力,一直是城市交通设计与管理者关注的重点。对于拥堵平交路口的改造,往往依赖于对路口宽度及通行时间上的增加,来实现平交路口整体通行能力的提升,而忽视了路口设计通行能力与实际交通量的匹配。通过实际案例,阐述在不增加路口宽度及信号灯周期条件下,通过对路口渠化车道及信号灯配时的调整,提高路口通行能力的设计方法,可为信号灯路口的优化设计提供一些借鉴和思路。     

交通流时空描述模型

为了描述车辆排队的演化规律并揭示交通多米诺效应的形成机理,基于图论和矩阵论,从实际问题的需求出发,建立一套描述交通流时空特性的模型体系。首先,分别建立信号配时描述函数、道路特性描述函数和交通流特性描述函数;然后,提出交通流与时间的关联函数和交通流与空间的关联函数;最后,以一个平面十字交叉口为例,给出分支向量、车道向量、车道属性向量、交通流存在性矩阵、流量矩阵、交通流冲突矩阵、信号相位矩阵、交通流-相位关联矩阵和交通流-车道关联矩阵。结果表明:本文所述模型能为研究车辆排队的网络效应提供有力工具。     

排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。     

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。     

城市道路交通数据采集系统检测器优化布点研究

智能运输系统(ITS)被公认为是当前解决我国大城市交通拥挤和提高道路安全的有效手段。利用检测器收集交通数据是ITS的基本功能之一。如何在城市道路网中布设交通检测器是ITS建设时必须要研究的内容。本文通过对城市道路网基本路段交通流量的相似性分析,建立了路网交通检测器优化布点的数学模型。并通过一个算例,详细叙述了建模及求解的全过程。作者希望所述的检测器优化布点方法能为城市ITS建设中的此类研究提供一种新的思路。     

区域交通流的时空预测与分析

论述了短时交通流预测模型的分类、特点和适用条件。通过历史交通流量记录运用最优抽样间隔数据分析发现,在城市道路网络中,路口自身和近邻路口的交通流数据之间存在紧密的时空关系。利用时空自回归移动平均模型来建立路口间交通流的时空关联关系,用于区域交通流的短时预测和时空分析,并详细介绍了该模型的数学描述和建模过程。采用长安街及其沿线路口的区域交通流量作为试验数据,验证了该模型在交通流的短时预测和时空分析中的可行性。该模型在考虑预测值所在位置时间序列的同时,也考虑到了空间上相邻位置的时间序列,大大提高了短时交通流预测的准确性。