交叉口渐变段线型研究与函数模型构建

减少事故发生、合理的渐变段长度及线型设计,能改善交叉口的通行环境、保障车辆安全行驶、提高路口整体的通行能力.在参考美国关于城市道路交叉口设计相关资料的基础上,对比我国现有城市道路交叉口设计相关技术规范的欠缺之处,结合我国交通参与者实际行车习惯,提出一种符合我国驾驶员驾驶习惯的渐变段线型及其函数模型.通过对现场交叉口车辆进行航拍得到车辆运行轨迹,再将轨迹坐标化,带入Matlab和Spss进行数据拟合,得到交叉口渐变段线型,最终对渐变段线型函数构建,并对模型进行参数标定与简化,使其有利于工程实际计算,为我国城市交叉口渐变段设计提供较为合理的参考.     

城市道路双向左转车道交叉口最小间距研究

目前我国对于双向左转车道的研究还处于起步阶段,且对其具体的设置条件和技术指标没有系统的研究。为了给双向左转车道道路的设计以及安全性评估提供参考,对城市道路双向左转车道交叉口最小间距进行了研究。首先,根据路侧接入口的不同将城市道路双向左转车道相邻交叉口分为9种情况,取其中2种典型情况——异侧相邻交叉口和同侧相邻交叉口进行研究,其他情况均可由这两种情况组合变换而成。然后,通过分析城市道路双向左转车道交叉口之间交通流的运行特性和几何参数,对异侧相邻交叉口和同侧相邻交叉口之间的距离进行分段,并结合车辆换道、停车视距、避免右转冲突重叠、标志视认段长度以及交叉口三角区的通视要求等因素,采用理论几何分析的方法,分段确定异侧相邻交叉口和同侧相邻交叉口间各区段最小长度在设计速度为40km·h~(-1)、50km·h~(-1)、60km·h~(-1)以及70km·h~(-1)下的推荐值。最后,运用VISSIM仿真软件,根据我国道路交通环境对交通参数、模型的几何参数以及间接安全评价模型(SSAM)参数进行设定,以平均延误、平均排队长度以及冲突次数为指标,仿真得到各个设计速度下的异侧相邻交叉口在不同V/C下,不同仿真间距与各个指标的关系,从通行效率变化规律以及行车安全变化规律两个方面进行分析,验证间距推荐值的合理性。     

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。     

新型连续流平面交叉左转车道最小长度研究

为进一步促进连续流平面交叉(continuous flow intersection,CFI)的研究与应用,对其左转车道最小长度展开研究。首先,在明确CFI的交通组织方式后,根据CFI左转车道的几何特征和功能将其划分为左转引道、左转跨越段和移位左转车道等3段。其中,左转引道由渐变段和加宽段组成,横向跨越段纵向距离由跨越车道数和设计速度确定,移位左转车道最小长度由减速段和左转排队等候段两者中的较大值决定。其次,根据汽车横移渐变率和运动学方程分别计算渐变段和减速段长度;根据M/M/1单车道系统排队理论和交通流理论并结合既有研究成果确定排队等候段长度;根据圆形轨迹换道模型确定引道与移位左转车道之间的合理间距。最后,将3段长度建议值叠加,得到不同设计速度下CFI左转车道长度的合理取值。结果表明:设计速度对CFI左转车道的长度影响最大,车辆横向位移的影响次之。     

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。     

高速公路隧道出口与互通出口最小净距研究

针对高速隧道出口与互通出口净距过小时易在互通出口附近导致发生交通事故的问题,对高速公路隧道互通的最小净距进行了研究。在分析隧道互通出口净距影响因素的基础上,通过分析隧道出口与互通出口之间车辆行驶主要过程(包含明适应、车辆加速、标志判读、车辆换道过程),建立了高速公路隧道互通出口最小净距模型。对模型中基本路段和隧道出口的运行速度、明适应时间等关键参数进行了实测数据调查分析。根据互通不同出口方式和主线车道数,确定了不同车型的换道次数。采用双曲正切函数换道模型确定了换道所需距离。最后,在综合各种影响因素的基础上,提出了净距充裕和不足2种条件下的隧道互通出口最小净距的建议值。研究结果表明:高速公路隧道互通出口最小净距与路段和隧道出口的运行速度、主线的设计速度和车道数、出口形式等因素相关。     

考虑主线车道数与匝道车速的快速路出入口最小间距计算方法

为完善现行标准、规范,满足日趋精细化的工程实践需求,开展了快速路出入口最小间距计算方法研究.总结了快速路出入口组合形式与最小间距划分方式,根据车辆变道,提出将交织段进一步划分为合流变道段与分流变道段;以尽量避免分合流车辆对主线交通流干扰为原则,重新建立了不同组合形式下出入口最小间距计算式.针对快速路主线自由流、稳定流上段和稳定流3种运行状态,考虑匝道车速,分别建立了加、减速段长度计算模型;引入间隙接受理论,建立了等待合流段长度计算模型;以变道条件最差为前提,结合主线车道数,提出了车道变换长度的确定方法 ,并据此优化了加速车道、减速车道、车道变换、出口标志识认4类长度的计算方法.给出了三级服务水平下,对应于不同主线设计速度、车道数和匝道设计速度的出入口最小间距推荐值,结果表明,在76.5% 的工况中,推荐值小于规范值;推荐值高于规范值的情况集中于主线设计速度高于80 km/h,单向车道数为4的工况中;对应于60 km/h,80 km/h,100 km/h的主线设计速度,推荐值平均比规范值低160 m,138 m,70 m.与规范值相比,推荐值能满足更为灵活的设计需求.      

平面交叉口城市化改造通行能力及几何设计研究

总结和分析了车流运行特性对交叉口改造类型的选择及通行能力的影响,阐述了改造中设计指标的选取原则。提出在考虑信号周期、绿灯周期、直行车道车辆排队等候长度等因素下右转专用车道展宽段长度、过渡渐变段长度以及出口道长度的几何设计计算方法。通过研究汽车列车右转弯行车轨迹特点的基础上推导了简单型复曲线线形的曲线要素指标,并计算了不同主、副曲线半径下右转车道宽度。     

基于元胞自动机的破损路面车辆换道仿真

针对路面破损条件下,驾驶员为获得更高行驶效益而进行车道变换的现象,以元胞自动机Na Sch模型为基础,引入慢启动规则和换道规则,建立路面破损条件下双车道车辆微观换道模型。以换道需求、车道选择、间隙检测和换道执行4个过程确立仿真流程,对不同路面破损条件下的驾驶员特性、交通流特性和车辆换道特性进行仿真分析。从车辆运行角度对路面破损等级进行划分,依据效用理论计算车辆在不同车道上的行驶效益,建立车辆车道选择模型,并定义换道系数,分析单块路面破损对车辆换道行为的影响。基于驾驶员的行为差异,在仿真过程中将驾驶员分为冒险型、机敏型、谨慎型和迟缓型4类,通过设置仿真参数,对不同类型驾驶员在路面破损条件下的行为特性进行分析。结果表明:换道系数随路面破损等级的增加而不断增大,破损等级越高,车辆在破损路段行驶的效益越低,进一步增大驾驶员进行车道变换的概率,能够很好地模拟路面破损对车辆换道行为产生的影响。冒险型驾驶员在中密度区的换道率最高,随着路面破损程度的增加,车辆换道率和行驶速度方差随之增大,说明破损路面会降低车辆行驶效益,加剧换道行为的产生,同时增加车辆行驶速度的波动性,对交通流正常运行产生一定干扰,不利于行车安全。     

公路平面交叉口左转弯车道安全设计研究

为提高我国平面交叉口左转弯车道的安全设计水平,在对我国左转弯车道设计中经常出现的安全问题深入分析的基础上,从交通安全角度出发,总结进行左转弯车道设计时应遵循的安全设计原则,在此原则指导下提出适合于在我国推广使用的左转弯车道安全设计方法及其渐变段、减速车道、等候段、主线偏移段等组成部分的几何参数确定方法.     

城市高架式快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段长度设计优化研究

为改善整个快速路网的服务水平与通行能力，结合车辆在衔接段的交通运行特性，对城市快速路出入口匝道与平面交叉口衔接段的长度进行优化设计，并以雄楚大道为例，对部分出口匝道、入口匝道与相邻平面交叉口附近衔接段交通流进行调查和分析，采用VISSIM软件建立衔接段长度设计优化计算模型，对衔接段的交通流进行仿真模拟，并将输出指标进行对比。结果表明，在计算长度下，车辆在衔接段的行程时间、平均延误时间以及排队长度都有了较大改善，整体交通运行状态得到了较大提升。该结果验证了衔接段长度设计优化计算模型的合理性。     

交织段对信号控制交叉口通行能力影响研究

交叉口上游存在交织段,在城市道路中是十分普遍的现象,它一方面决定了交叉口各流向车流到达率,同时自身的运行情况又受交叉口红灯排队的影响.根据车流在交叉口到达驶离特性,从定性分析和定量计算两方面研究了上游交织段对信号交叉口通行能力的影响.基于对交织段影响下的交叉口理想到达率的分析,建立了考虑交织段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.研究发现,交织段长度、进口道长度对通行能力起主要影响,而且增加交织段长度对于提高进口道通行能力更为重要.     

基于多Agent的铁路信号设备智能故障监测与诊断的实现

交叉口上游存在交织段,在城市道路中十分普遍,它一方面决定了交叉口各流向车流到达率,同时自身的运行情况又受交叉口红灯排队的影响.根据车流在交叉口到达驶离特性,从定性分析和定量计算两方面研究了上游交织段对信号交叉口通行能力的影响.基于对交织段影响下的交叉口理想到达率的分析,建立了考虑交织段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.研究发现交织段长度、进口道长度对通行能力影响大,而且增加交织段长度对于提高进口道通行能力更为重要.     

公路平面信号交叉口左转车道长度设计

平面交叉口作为道路系统的一个重要组成部分,其服务水平的好坏对整个道路系统的安全和效率有着重要的影响。因为来自不同方向的车流在此处合流、分流和交叉,其中频繁的左转车辆阻碍直行车流的行驶,降低了交叉口的通行能力,增加了交叉口的延误,并增大交通事故率。如果合理设置左转车道能够有效地将左转车辆从直行车流中分离出来,减小车流速度方差,并降低追尾事故的发生;而左转车道,长度的设计是设置左转车道的关键元素,本文主要是针对信号交叉口选取适当的设计指标建立模型,并通过TSIS软件进行仿真分析,得出专用左转相位下的左转车道排队长度,进而计算出左转车道的设计长度。     

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。     

双车道公路附加车道设置参数研究

为了给双车道公路附加车道设计与施工提供参考依据,开展了双车道公路附加车道设置长度、宽度及纵坡度研究。基于交通仿真数据,构建了双车道公路附加车道等宽段长度与交通量、行驶车速的关系模型,结合不同设计速度与地形条件下双车道公路设计通行能力分析,计算给出了对应不同设计速度与地形条件的双车道公路附加车道等宽段长度建议值。基于车辆行驶安全性分析,提出了双车道公路附加车道宽度的计算公式,根据驾驶人侧向车间距选择问卷调查统计结果,计算给出了对应不同设计速度的双车道公路附加车道宽度建议值。基于汽车上坡行驶时的受力分析,给出了坡长与纵坡度的简化关系式,并计算给出了对应不同设计速度与海拔高度的双车道公路附加车道最大纵坡度建议值。     

基于行车稳定性的高速公路超高过渡方式对比研究

针对目前公路线性超高过渡段存在行车稳定性不足以及小坡断面排水不良等问题,对高速公路超高过渡方式进行研究。基于动力学软件CarSim仿真平台,构建了3种曲线型超高渐变仿真模型,如三次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型曲线;同时,以高速公路的平曲线为仿真道路模型,分析了横坡为0处的超高渐变率,验证了不同超高渐变方式下的行车稳定性,并输出了相应的稳定性参数变化情况。分析表明:多次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型缓和曲线超高渐变模型的超高渐变率最大值均大于线性过渡方式,分别超出50%,100%及57%。与线性渐变率为一定值不同,采用曲线型超高过渡方式进行过渡的渐变率为连续变化的值,上述超高渐变方法都在回旋线中点达到临界值,且渐变率关于中轴对称。曲线型渐变过渡起终点附近的侧向加速度、横摆角速度曲线较为平滑。通过对3类曲线型过渡形式下的排水长度进行计算分析,结果表明:三次抛物线的过渡形式更有助于超高过渡段的排水。建议超高过渡段中最大超高渐变率与零坡断面位置相结合,以此降低横向排水不畅路段的长度,增强路面排水能力。采用曲线型超高渐变模型对改善多车道高速公路长缓和曲线渐变段的稳定性及排水性能有重要意义。     

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。     

基于改进PFV策略的双车道连续元胞自动机模型

根据道路实际情况,提出考虑多车信息的改进PFV策略,并进行参数标定;将跟驰策略和换道规则相结合,建立双车道连续元胞自动机模型,采用周期边界式条件进行模型仿真,比较不同密度下双车道交通流变化情况和车辆换道行为,通过仿真结果的时空图显示车辆换道造成的系统速度延迟,通过比较双车道系统的交通流密度-交通流量、交通流密度-行驶速...     

信号交叉口左转专用可变车道设置研究

针对某些城市信号交叉口各流向交通流量分布不均导致的左转车道拥挤问题,为减少交叉口的道路资源浪费,提出在交叉口出口道设置左转专用可变车道的交通组织方法.结合已有理论研究,归纳出左转专用车道的静态和动态适用条件,并确定左转可变车道的长度、开关时间等参数的计算模型.以威海市某信号交叉口为例,通过交通调查与分析,提出设置西进口左转专用可变车道的可行性,并使用Vissim微观仿真的方法对左转可变车道的应用效果进行模拟分析,最后给出该交叉口的交通管理设施设置方案.方案实施前后仿真结果表明,可变车道设置后的20个周期内,左转车流的延误降低51%,排队长度降低72%,左转效率得到了极大提升.