过饱和状态干线协调控制策略适用性研究

续进式绿波协调和同步式绿波协调,均为经典干线协调控制策略。我国传统使用的续进式绿波协调策略,已无法满足高饱和度交通流的需求,甚至会对复杂多变的交通状况产生负面影响。续进式绿波控制在过饱和状态的失效机理,是由于续进式协调控制中上游交叉口先放行,当下游交叉口排队未完全消散时,导致上游绿灯初期放行车辆的二次停车,造成延误增大甚至排队溢出。过饱和状态时,同步式绿波协调更有利于车辆连续不间断地通过交叉口群,车速越高则绿波带越宽,控制效果越显著。以此为基础,基于 Vissim 仿真的建模分析,对比分析了不同交通饱和度,尤其是过饱和状态下,2种干线协调控制策略效果,并对结论进行了实例验证。      

可怕的重型货车的“右转弯事故”

所谓可怕的重型货车＂右转弯事故＂,是指少数机动车重型货车驾驶员在十字路口驾驶车辆右转弯行驶,在直行或左拐弯交通信号灯绿灯亮后车辆放行时,由于未认真观察路面情况、     

基于模糊逻辑的单交叉口交通信号控制方法设计及实现

设计了一种单交叉口交通信号灯的模糊控制器,它是根据排队车辆数的多少来控制交通的.针对城市交通中到达路口车辆的随机性特点,以及目前交通灯采用的定相位定时长控制器的缺点,引入了交通灯的相位选择控制器和绿灯延时模糊控制器.相位选择控制器根据当前各红灯相位车流量的大小,以及持续红灯时间来选择下一绿灯相位;绿灯延时模糊控制器根据当前绿灯相位和下一绿灯相位的车流量大小决定绿灯延时时间.然后根据给出的排队车辆平均延误时间模型,对所设计的模糊控制器进行验证.利用Matlab进行仿真得到结果显示,在模糊控制器的控制下,车辆的平均延误时间要比传统的定相位定时长控制器控制下的时间小5.8s,证明了所设计的模糊控制器的有效性.      

基于混合交通流的信号交叉口绿灯间隔设计方法

为了提高不同通行模式下平面信号控制交叉口的安全性,提出一种基于混合交通流的交叉口绿灯间隔计算方法.利用在车流超负荷状态时更贴合实际的交通流实用模型,将绿灯间隔影响因素之一的车辆速度转换为交通量进行计算,避免了车辆速度标定的困难,并基于实测数据验证该车速替换方法的合理性.分析采取不同非机动车通行模式的交叉口的冲突点分布,得到基于最高效率极限的改进绿灯间隔计算方法.为验证该方法对交叉口安全性的改善,选取2种代表性绿灯间隔设计方法作为对比.对宿迁市采用传统渠化方式的项王路-黄河路交叉口进行绿灯间隔设计,在3种绿灯间隔设计方法的基础上完成信号灯配时并进行仿真.结果表明,改进后的绿灯间隔计算方法能在保证交叉口通行效率的前提下减小其冲突发生的可能性,对交叉口安全性的提升效果优于现有绿灯间隔设计方法.该方法能基于不同车流量获取交叉口车辆速度,同时降低相邻相位发生机非冲突的可能性.      

基于视频数据的交叉口状态判别及排队长度估计

为了评价信号控制交叉口的交通状态及估计周期排队长度,本文以集散波为理论基础,分析视频检测的机动车通过上下游相邻交叉口的数据,提出了基于车辆延误时间的交叉口交通状态判别划分,进一步设计了欠饱和及饱和交通状态下的交叉口最大排队长度估计方法.实例分析表明,本文方法所估计的排队长度比较接近实际调查值,排队相对误差在可接受的范围内,结果验证了所设计的排队长度估计方法是有效可行的.     

基于多源轨迹数据的信号交叉口运行评价研究

针对目前信号交叉口运行评价指标估算模型大多需要人工采集、输入多元交通参数,且假设条件较多的局限,考虑到现状评价方法不能有效支撑交叉口绿灯时间分配失衡、车道功能划分不当等问题甄别及交叉口信号控制多方案选择与优化,依据多源轨迹数据特征及交叉口车辆运行特性,论证了基于大样本车辆轨迹数据批量提取排队车辆交叉口通行时间、初始排队长度的技术可行性,提出了基于交叉口通行时间、排队长度、二次停车率的信号交叉口运行评价体系。     

信号交叉口右转机动车与行人和非机动车冲突研究

研究的主要内容为:未设置右转专用相位的信号灯控制道路交叉口右转机动车流与行人和非机动车的冲突行为,包括冲突数据的采集和提取、右转车流受到干扰前后速度与过街时间对比分析以及机非冲突速度-距离模型。以现实交通数据为基础,通过软件提取右转机动车与行人和非机动车冲突数据,建立标准统一的冲突数据库,以此为基础对比分析右转车流正常行驶状态和受到干扰情况下通过道路交叉口时的车速和过街时间,并建立右转车辆距离机非冲突点不同位置时所对应不同速度的统计模型。研究结果对右转专用相位设立标准的建立和相应信号配时方案的设计具有一定的工程指导意义。     

基于节能减排的高速公路收费站处拥挤车流控制技术

针对高速公路收费站交通拥堵时车辆长时怠速且频繁启动导致油耗急剧增加的问题,提出了收费站拥堵车流交通控制系统.该系统通过设置车辆感应器防止收费亭空闲,利用车流控制灯将拥挤缓行的车流变为分批放行车流,综合考虑排队长度、收费通道数、收费广场长度、主线车道数、收费时间等因素,以排队系统中车辆油耗最低为目标,建立了车辆感应器和信号灯位置及信号灯时长等参数优化模型,从而实现了不增加车辆通行时间同时减少车辆怠速时间和停车次数的目的.最后结合实例,运用交通模拟技术对该控制系统效果进行了验证.结果表明:当收费站排队长度为2 000 m时,采用该控制系统可使车辆通过收费站的油耗降低90％.     

交叉口信号控制评价指标体系

通过分析现有信号控制交叉口运行效果评价指标单一、客观性不强的缺陷,结合常用仿真软件及交通大数据,融合机动车与行人通过交叉口的需求,建立信号控制交叉口运行效果评价指标体系,提出高峰小时通过车辆数、白天12 h通过车辆数、各流向平均饱和度3类机动车通行正向指标及交叉口平均延误、交叉口平均排队长度、各流向饱和度均衡系数、行人相位最大绿灯间隔时间、行人相位平均绿灯间隔时间、行人过街平均等待时间6类机动车通行、行人通行负向指标。实例证明,该评价体系中评价指标多样且实际可操作性强,可用于实际交叉口优化评价工作。     

基于机动车行人冲突分析的右转专用相位设置仿真

为缓解右转机动车和行人冲交,提出一种解决方案是在信号灯控制道路交叉口引入右转专用相位.为了评估设置右转专用相位的有效性,首先通过视频数据深入分析了右转机动车在交叉口与行人和非机动车的交通冲突;结合所分析出的冲突特征设计仿真模型后基于仿真结果比较和研究不同右转专用相位配时方案的有效性.研究结果表明右转专用相位的设置是否能够提高通行效率与多方面因素有关,例如机非冲突概率、右转机动车到达率和右转车辆过街时间,同时给出了设置右转专用相位的关键技术参数.     

车辆排队间距对交叉口通行能力的影响

对交叉口车辆队列的启动离去过程建立运动学方程,研究交叉口等待车辆的车间距与通过时间的相互关系,进一步分析影响交叉口通行能力的其他因素.分析发现:车辆队列的间距过小或过大均可导致交叉口通行能力下降.最后,通过理论分析和仿真试验表明,当问距在4～8 m之间时,可有效降低等待队列长度及车辆通过交叉口的启动延时时间,从而最大可能提高交叉口通行能力.     

信号交叉口基于出发时刻预测的生态驾驶方法

在城市道路交通中,信号交叉口区域内车辆频繁停车启动的现象,加剧了整体交通流的能源消耗、污染排放与车辆延误。为了减少信号交叉口启停波现象对整体交通流产生的负面影响,以面向未来人工驾驶车辆(HDV)/智能网联车辆(CAV)混合构成的新型混合交通环境为基础,提出了一种基于出发时刻预测的生态驾驶方法,通过优化CAV的驾驶轨迹,减少交叉口区域的车辆延误和能源消耗。首先,对混合交通流的基本图模型进行了分析,根据启停波影响范围,划分CAV通过交叉口的驾驶场景;然后,建立了子区渗透率对饱和车头时距的影响关系,预测了CAV以当前饱和车头时距通过交叉口的时间;最后,结合车辆与交叉口的距离,利用分段三角函数模型,生成其通过交叉口的速度限制曲线,并将优化速度嵌入到智能车辆的跟驰模型中作为限制速度,从而使CAV在无法通过当前绿灯窗口的条件下,实现提前减速,在通过交叉口区域后解除速度限制,切换回自身的跟驰模型。此外,还提出了平均综合效能这一指标来综合评价驾驶策略在效率和能耗2个方面的性能,并将提出的基于出发时刻预测的生态驾驶方法与传统网联车辆控制方法、经典交叉口节能控制方法进行了对比。研究结果表明:提出的出发时刻预测方法可以精确预测CAV在交叉口的出发时刻,有效减少车辆的能源消耗与污染排放,同时提高信号交叉口的通行效率;在渗透率大于60%情况下,该方法对系统效能的提高达到12%左右,在10%渗透率条件下也可以达到6%的效能增益;在交通饱和流率在0.5~0.9的范围内时,系统的效能增益较明显。     

寒冷地区城市道路信号控制参数取值研究

在冰雪路面环境下,调查数据表明车辆的运行特征发生了显著变化,主要表现在车速、加速度下降了30%,饱和流率下降了16%,起动、制动损失时间上升了27%。基于HCM、Webster信号控制理论与不同路面环境下的车流运行特征值,对信号控制中周期时长、绿信比、相位差以及黄灯时间、红灯时间的合理取值问题进行了分析,得到了冰雪路面环境下信号控制参数取值的影响因素与变化范围。仿真研究表明:在冰雪路面环境下采用非冰雪路面环境下的信号控制方案会增加车辆延误与排队长度,加剧交叉口的拥挤程度。因此,交通信号控制系统应针对不同的路面环境分别制定与路面环境相适应的信号控制方案。     

机动车左弯待转区设置的临界条件

为寻求左弯待转区的设置依据,分析了交叉口的几何形状,给出了设置左弯待转区的几何临界条件;利用累计曲线和交通波理论建立了左转车排队位置模型,如果交叉口的渠化方案和信号配时方案保持不变,应用排队位置模型可以得出在排队长度约束下的临界流量和极限流量;如果左转车的到达率一定时间段是稳定不变的,可以得到设置左弯待转区的左转相位最短绿灯时间和最长红灯时间.研究成果可为左弯待转区的设置提供理论依据.     

典型信号控制交叉口行人专用相位设置阈值研究

针对目前城市道路交叉口中人车混行现象,综合考虑效率与安全两方面因素,选取延误成本和冲突成本分别作为效率与安全的评价指标,构建有(无)行人专用相位信号控制模式的交叉口运行成本模型.模型的延误成本中,行人和非机动车延误考虑了信号延误、冲突延误以及绕行延误;冲突成本则基于交通冲突理论,以车头时距判断机动车与行人和非机动车是否发生冲突为指标,并根据机动车及行人和非机动车达到分布确定冲突概率.最后,通过北京市四道口交叉口验证了该模型的适用性,并基于遗传算法求得典型信号控制交叉口中行人专用相位设置的阈值在750~900人/h浮动,随着车流量的增长,行人专用相位的设置对行人流量的要求呈现先降后升的趋势.为城市道路交叉口信号配时设计提供了理论支撑,保障行人及非机动车安全、舒适、方便、尊严的出行.      

主路不同流量条件下入口匝道通行能力研究

详细分析入口匝道和无信号控制交叉口交通行为的异同之处,借鉴无控制交叉口通行能力的诸多研究成果,运用接受间隙理论分析研究入口匝道通行能力,提出主路在低流量、中等流量和高流量时下车头时距分别服从移位负指数分布、2阶Erlang分布和3阶Erlang分布。考虑不同类型车辆汇入的临界间隙和跟车时距,建立主路不同流量条件下的入口匝道通行能力模型。求出相应条件下混合车流的入口匝道通行能力值,为高速公路及城市快速路的入口匝道控制以及系统控制提供基础信息。     

混合交通信号交叉口右转机动车通行能力及其灵敏度分析

为了解决信号交叉口右转机动车受自行车干扰严重的问题,运用间隙理论和车流波动理论研究干扰环境下右转机动车的通过数量,以度量混合交通环境下右转机动车的通行能力。在分析大量调研数据的基础上,探讨了无信号控制的右转机动车和自行车在二相位信号控制交叉口运行的微观行为,提出了混合交通环境下信号交叉口右转机动车的通行能力模型,结合典型路口对该模型的有效性进行了验证,并开展了右转机动车通行能力相对于自行车流量的灵敏度分析。结果表明:当自行车到达量在500~1500 bic.h-1情况下,自行车到达量的变动对右转机动车通行能力的影响较大。     

基于车头时距与行程时间的排队长度算法

基于电子警察过车数据,分析该周期内车道通行车辆的车头时距变化规律,提出该周期车道排队长度值的实时计算方法。针对多次排队、绿波协调情况,结合通行车辆的行程时间对结果进行修正,得到该周期车道最大车辆排队长度值。通过桐乡市庆丰路实时监控视频对比计算结果,证明本算法具有较高准确性。算法便于工程实践,可为信号配时优化提供数据支撑。     

不同交通流状况下的交叉口信号控制策略

从交叉口信号的传统控制与现代控制两个层面，对不同交通流状况下的交叉口控制策略选取问题进行了较为全面深入的分析研究，分别讨论了定时控制、感应控制、模糊控制与最优控制在交叉口信号控制中的适用条件，并着重阐述了饱和交通状况下路口信号的最优控制方法，从而有效地解决了使用模糊控制技术进行交叉口信号控制时存在的一些问题。研究结果表明，在饱和交通状况下单纯依靠通过车辆数与排队车辆数来实施模糊控制并非合理，此时需要进一步考虑车道饱和流量因素的影响。