无信号交叉口仿真模型参数标定优化与验证

为优化与验证微观交通仿真模型的微观参数标定方法,结合已有研究针对仿真模型全局参数与局部参数的讨论及对标定结果不同取值方式进行交叉组合,形成4种新的微观仿真模型参数标定方法,并选取等权无信号交叉口作为仿真场景进行分析验证。基于VISSIM仿真平台建立微观仿真模型,以通行能力作为校核指标,敏感性分析选取6个对校核指标影响较大的微观仿真模型参数作为局部参数标定对象,并通过遗传算法进行优化迭代。选取偏差在4%以内的参数组合方案作为标定结果取值分析对象,针对标定结果聚类递归取值选取分散度作为描述参数集中程度的指标。实测交叉口交通数据进行交叉验证试验,对比了4种参数标定方法模拟校核指标的精度,分析了不同全局参数标定方法以及标定结果不同取值方式对微观参数最终标定结果的影响。结果表明:工程实测获取全局参数标定的仿真模型更符合城市车辆实际运行特性,标定结果聚类递归取值能有效提升模型参数标定结果的可移植性;实测全局参数结合聚类递归获取局部参数的方法最为有效,可作为微观交通仿真模型参数标定方法优化研究方向,且为无信号交叉口微观交通仿真模型构建提供基础标定参数。     

基于微观仿真与极值理论的城市交叉口安全评价方法

为了提升中国的道路安全评价水平,提出一种基于微观交通仿真与极值理论相结合的城市交叉口安全评价方法。首先提出一种新的微观交通仿真标定方法,它是以优化冲突参数后侵占时间（Post-encroachment Time,PET）分布作为标定目标,同时将平均排队长度和冲突数量作为约束条件,并使用遗传算法寻找仿真模型中最优驾驶人行为参数的系统性方法。然后引入极值理论中的极大阈值方法（Peaks-over-threshold,POT）,选用PET值作为模型输入指标,对交叉口年平均事故频率进行预测。选取上海市奉贤区的10个交叉口作为案例分析,对交叉口仿真建模后,分别使用基于平均排队长度的传统标定方法、考虑冲突数量的两阶段标定方法和优化PET分布的多约束标定方法进行标定,并使用POT方法获得各交叉口的事故预测值。结果表明：所提方法在相关性检验、相对安全检验和事故预测3个方面显著优于其他2种标定方法;将其与基于实际观测冲突的极值预测进行对比,发现两者在相交冲突和追尾冲突的事故预测上表现均较为良好,而对于换道冲突的预测较为一般;提出的基于微观交通仿真与极值理论的方法是一种可行的、有潜力的城市交叉口安全评价方法。     

考虑不同出口转向的城市道路行程时间估计

为了有效利用城市道路行程时间数据,提高道路交通状态预测精度,提出了一种考虑交叉口不同出口转向的行程时间估算方法。针对现有行程时间计算模型存在忽略交叉口不同出口转向交通运行状况不均衡性的现象,提出了交叉口上下游出口转向的概念,通过融合定点检测器和探测车数据,在原有累积直方图模型的基础上建立了交叉口不同出口转向的行程时间累积直方图模型。最后以香江路为例进行数据分析,验证了模型的有效性和准确性。研究结果表明:新模型得到的行程时间计算值与视频检测设备获取的实测值相比误差在10%左右,且相对纯探测车方法预测精度更高,说明考虑不同出口转向的城市道路行程时间估计模型可行。     

针对主辅路的Vissim仿真模型参数标定方法

微观交通仿真模型的参数标定是保证仿真模型有效性的基础和前提。针对车辆在主路和辅路运行特征的差异,提出了1种针对主辅路的微观交通仿真模型参数标定方法。该方法以进口道的车均延误的偏差作为评价指标,以遗传算法作为求解工具,分别实现了微观交通仿真软件Vissim中主路和辅路驾驶行为参数的标定。同时,结合工程实例将该方法应用于北京市朝阳路与高碑店北路交叉口、南苑路与久敬庄路交叉口仿真模型的参数标定中。结果显示,采用该方法标定后的主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为2.1s和2.5s ;采用主路和辅路统一标定的方法,主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为7.1s和7.5s。结果表明,仿真模型参数能够有效地提高参数标定的仿真试验效率与仿真精度,验证了该方法将主路和辅路仿真模型参数分开标定的有效性。      

基于正交试验法的交叉口VISSIM模型参数标定

采用简捷、易用的正交试验法对交叉口仿真模型参数进行了标定,通过实例验证,仿真结果满足误差要求,可以大规模减少试验次数,提高工作效率;证明了基于正交试验法的交叉口VIS-SIM模型参数标定的适用性。     

交叉口高峰时段右转车辆通行时间可靠性研究

早高峰时段对右转车辆通过十字交叉口的时间进行连续2h的观测,对获得的样本数据采用统计学的方法进行分析,得出样本基本符合正态分布的一般假设,运用检验对这一假设进行检验,得到其符合正态分布的一般规律。基于上述分布规律,通过提出的交叉口的右转通行时间修正系数,对路段行程时间可靠性模型进行改进,得到适用于十字交叉口处右转车的通行时间可靠性评价模型。     

降雨对高速公路小型车行程时间的影响

以高速公路抽样收费数据和小时降雨量为基础数据,对各个时段的小型车行程时间根据降雨类别分类,通过数理统计方法研究不同降雨类别对各个时段的行程时间影响.以均值分析为基础,分析各个时段不同降雨类别的行程时间均值差异性.通过绘制小型车行程时间累计频率分析不同降雨类别下的行程时间累计频率特性差异.利用Kruskal-Wallis非参数检验方法检验不同降雨类别下的各时段行程时间差距的显著性和总体行程时间分布差异性,并对不同类别下的行程时间进行最优分布拟合、正态分布拟合、以及Lognormal拟合.最后依据拟合参数得出行程时间增长系数.     

停车诱导系统对行程时间的影响分析

行程时间是衡量出行者出行效率的直接标准,也是停车诱导系统给出行者带来的重要效益之一。文中分析了停车诱导系统对行程时间的影响,根据出行效用最大化原则,建立了基于Logit模型的停车选择函数,以出行者总的行程时间T 为决策变量建立停车诱导模型及目标函数;以大理古城部分区域停车诱导系统调查数据为基础,利用 MATLAB软件对模型参数进行标定,并对参数进行有效性检验,最后将停车选择函数的计算值与实际调查值进行对比,结果表明,设置停车诱导系统后,出行者总行程时间减少32.75%。     

麦弗逊式悬架运动分析

掌握悬架系统的运动规律,从而校核车轮定位参数的变化情况是汽车悬架系统设计中的重要步骤。根据麦弗逊式悬架各结构件之间的几何约束关系和空间运动关系,提出了一种能够得到各悬架硬点在轮跳过程中位置的解析方法,并由此得到车轮定位参数的变化规律。基于此解析方法搭建的运动学模型仿真结果与多体动力学模型仿真结果完全相同,且与台架试验结果一致,验证了该解析方法的有效性。     

信号交叉口右转机动车与行人冲突运动模型

在一些信号交叉口,右转机动车的转弯行为不受信号控制,容易与过街行人发生冲突。现有冲突研究的内容多为冲突判别和冲突分级研究,对人车冲突运动过程研究相对较少。为减少交通冲突,提高行人过街安全性,提出一种新的右转机动车与行人冲突运动过程的仿真模型。研究右转车辆的决策过程,分析人车冲突机理。建立人车冲突模型,依据实际调查所获得的车辆速度和可接受间隙数据,对模型参数进行标定。对模型进行仿真分析,通过比较冲突时间、后侵占时间、安全减速度、间距时间4个冲突严重性指标,选择后侵占时间(PET)这一评价指标进行安全评价。仿真得到的车辆速度和 PET 数据与调查得到数据相比误差不超过5%,验证了模型的有效性。通过灵敏度分析,小交叉口 PET 提高了10%,说明小交叉口有助于降低冲突的严重性。      

局部比较的变点统计理论及其在交通流突变研究中的应用

交通流变点就是交通流模型中的某些参数起突变化之点，在变点附近的局部中，某种量有了显著的变化，而在非变点的局部中，量保持稳定，本文针对ITS开发，依据交通流理论并结合均值变点模型，建立用局部比较的方法分析交通流突变的变点统计理论，利用某种交通流参数构造有针对性的统计量并考察它在各个局部内的变化，取其显著之处作为突变发生位置的估计，使用实测数据对算法进行标定和检验，证明方法的有效性。     

基于冲突概率的无信号控制T形交叉口安全评价

为了更合理地评价无信号控制 T 形交叉口的安全水平,研究在交叉口类型划分的基础上,提出1种以交通冲突数的概率分布为评价指标的安全评价方法。其中,交通冲突数的均值和分布分别采用广义线形模型和泊松分布描述,在广义线形模型中,交通冲突数的均值为被解释变量,冲突交通流的交通量为解释变量,根据交通冲突数的均值估算,计算交通冲突数的泊松分布的概率。在利用实测数据对广义线形模型的参数进行标定后,根据主路直行与非直行交通流量之间的差异性,进一步提出了简化模型,将主路直行交通的影响简化为影响系数,并根据流量不同划分为4个等级,通过分析交通冲突数的概率计算值与安全阈值数的概率临界值之间的关系,进行无信号控制 T 形交叉口的安全评价。最后通过实际案例,对模型的可操作性和准确性进行了检验。研究表明,非直行流向流量较直行交通流量对交叉口安全水平的影响更大,利用文中所提出的简化模型,可重点调查其它流向流量,而主路直行交通流量只需观测其流量大致范围即可,平均工作效率提升25%。      

城市快速路交通仿真模型的标定及有效性检验方法

中国ITS的研究起步较晚,近年来也引进了一些国外的软件。但是在仿真软件的使用过程中,必须对仿真模型进行验证、标定和有效性检验。文章主要介绍标定和有效性检验方法。     

一种基于仿真模型的柴油机虚拟标定方法

将一种基于发动机仿真模型的虚拟标定方法应用于某款小排量高压共轨柴油机的电控参数优化标定中。用商用软件建立发动机一维模型,对电控参数进行全局取点和全面虚拟试验。通过自编MATLAB优化算法对仿真试验结果进行计算与分析,完成该款柴油机电控参数的虚拟标定。与常规标定过程相比,虚拟标定方法基本脱离发动机实机试验,不仅可大量节省试验时间及经费,亦有介入发动机早期开发环节的潜力。     

混合交通信号交叉口的通行能力可靠度

分析了混合交通条件下信号交叉口通行能力的随机性,定义了交叉口通行能力可靠度,并利用基于VISSIM仿真模型获得的数据,标定分布函数,举例给出了典型分位通行能力.考虑到分析时段内车辆到达的随机性,给出了车辆随机到达条件下通行能力可靠度的估计方法.在此基础上,分析了混合交通条件下交叉口通行能力可靠度对行人、非机动车流量均值的灵敏度.结果表明:行人、非机动车交通对机动车的冲突干扰较大幅度地增加了专用转向车道通行能力的随机性,但对共用车道通行能力随机性的影响相对较小;正态分布适用于描述10 min或更长时段的信号交叉口通行能力的概率分布;交叉口机动车到达流量水平越高,行人、非机动车流量均值对通行能力可靠度的影响就愈加显著.     

基于多源数据的城市道路网络行程时间预测模型

针对基于单一数据源、利用卡尔曼滤波理论建立行程时间预测模型存在的不足,采用多源数据进行行程时间预测以提高精度。浮动车、固定检测器是常用的交通信息采集方法,在信息种类、数据精度等方面存在一定的互补性。因此,选择2种检测器的实时交通数据作为模型输入参数。利用卡尔曼滤波理论,以流量、占有率、行程时间作为输入量构成参数矩阵,建立城市道路网络行程时间预测模型。并通过Vissim仿真实验验证了模型的有效性。结果表明:基于多源数据的行程时间预测模型平均绝对相对误差为5.45%,其精度比单独采用固定检测器检测数据预测提高了14.4%,比单独采用浮动车数据预测提高了7.5%。      

交叉口无干扰条件下右转机动车轨迹建模

利用视频提取技术,对不同几何条件交叉口的右转车辆数据进行采集,并利用Track pro软件获得车辆位置坐标,计算车辆平均运行轨迹;然后分别用对数函数和二次多项式对轨迹进行拟合,通过比较拟合结果,确定右转机动车轨迹模型为对数函数模型;同时通过分析交叉口转角、出口道位置、车辆速度等轨迹影响因素与轨迹参数之间的关系,对模型参数进行了标定;最后选择工程实例,利用实测数据对模型进行了验证。结果表明,利用模型计算的轨迹坐标点与实际值的最小相对误差为0.34%,验证了模型的有效性。     

交通流突变分析的变点统计方法研究

针对ITS的开发，建立了分析交通流突变的变点统计方法。依据交通流理论，结合均值变点模型，对突变存在与否的检验，变点个数的判定以及变点搜索的最小二乘法等问题进行了详细论述，最后利用英国南安普敦市的实际数据对上述算法进行了标定，并给出模型应用的实例，验证了方法的有效性。     

基于改进K-Means算法的交叉口影响路段行程速度估计

基于低频、低覆盖率、数据来源多样的GPS浮动车数据,在现有数据预处理方法的基础上,以交叉口影响路段数据点为研究对象,研究出更合理且准确获得交通参数的技术方案。GPS浮动车数据由于其具有全天候、多覆盖等特性,能够实时监测交通参数,估计交通状态。为克服数据本身缺陷,使数据能有效利用,精确得到交通参数,本研究获取短时内路段所有数据点代表整体状态。首先基于数据的特性和在路段分布的节律,利用曲线拟合及拉格朗日中值定理确定交叉口的影响范围;其次在该范围内利用改进K-Means聚类方法,确定初始聚类中心,并以有效性指数作为优化目标确定聚类数;在此基础上分配权重,结合交叉口影响范围外的数据点,对整个交叉口影响路段的行程速度进行估计。用杭州市局部路网中GPS数据进行案例分析,验证技术方案。通过实地调查获取实验真实值,分别讨论了在主、次干路路段本方案估计差异,并与传统模型进行了对比分析。分析表明,该方法得到的路段行程速度估计值与真实值较为接近,误差较小,在城市主干路和次干路中的误差分别为4.1%和9.5%,比传统模型误差更小更稳定,能较好地满足城市智能交通控制系统对于交通参数的精度要求。     

基于VISSIM仿真的禁左区域车流组织研究

在道路交叉口中,采用禁止左转方式可以消除交叉口的左转车流冲突点,提高交叉口的通行效率和行车安全,但同时也会增加邻接路段和交叉口的交通压力。采用VISSIM交通仿真系统对相邻2主路与2次路相交组成的4交叉口区域在禁止左转条件下进行仿真分析,研究主路交叉口禁止左转对区域交通的影响。分别采用韦伯斯特法计算各交叉口的信号配时参数,在此基础上对2主路交叉口进行协调控制,得到交通区域在禁左前后的仿真数据。分别对交通区域的行程时间、排队队长、行车延误进行分析研究,结果表明:主路交叉口禁左后,周期时长得以降低,交叉口延误有明显降低;主次交叉口与次路交叉口的延误均有所增加;交叉口区域的总行程时间和行车延误也有微小增长。