面向动态导航的城市路网实时交通信息服务系统研究

结合国内外的研究现状，基于实时GPS数据和高架线圈检测数据的数据融合处理技术，给出了面向动态导航的实时交通信息服务系统的总体框架，实现了城市路网的实时交通流状态估计；通过构建实时交通信息系统，借助无线通讯方式为车辆提供实时交通信息和动态路径规划服务，实现了在动态路径规划基础上的车辆动态导航。     

车路协同条件下智能网联高速公路通行效率信息自适应分发协议:NRT-V2X

车路协同技术是解决自动驾驶中单车智能现存缺陷的关键技术。而智能网联高速公路的出现为车路协同技术真正应用于实际提供了良好的平台，其中，路侧单元（Road Side Unit，RSU）如何将路侧传感器信息或交通监控中心发布消息传递给路上车辆，是车路协同技术的一个关键环节。为此，提出一种基于V2V（Vehicle to Vehicle）和V2I（Vehicle to Infrastructure）融合的自适应数据分发协议（Adaptive Network and Road Traffic Data Dissemination for V2X，NRT-V2X）。NRT-V2X协议在影响通行效率事件的车流上游为RSU定义了一段服务区域（ROI，Region of Interest）。RSU通过感知服务区域中车辆的无线通信网络状况和路面交通状况来自适应调整其信息发送间隔，从而在保证ROI中车辆信息全覆盖的前提下，降低RSU发送信息开销，抑制ROI内车辆的接收信息冗余。基于创建的2个场景和2个车路协同应用，利用双向耦合车联网仿真平台进行性能评估。试验结果表明：采用NRT-V2X协议的车路协同技术可使高速公路的通行效率提高28%以上；与RSU固定发送间隔协议和典型V2X协议ATB相比，NRT-V2X的信息覆盖率稳定在100%，发送信息开销降低了至少30%，接收信息冗余下降了20%以上；NRT-V2X能够将智能网联高速公路通行效率相关信息高效地由RSU分发到其定义的ROI中的所有车辆，从而保证所有车辆预先接收到相关信息，选择最优行车路线，提高通行效率。     

智能网联环境下城市路网通行能力分析

为了探究城市路网中混有智能网联车辆(CAV)的交通流特性，研究CAV不同渗透率分布下对路网通行能力的影响。应用智能驾驶模型(IDM)和协同自适应巡航控制模型(CACC)分别作为人工驾驶车辆(HDV)和智能网联车辆的纵向速度更新规则，并建立考虑车辆到信号交叉口距离影响的横向换道规则。推导基于各渗透率等级路段占路网长度比例下的混合交通宏观基本图模型(MFD),通过SUMO仿真验证模型有效性。最后针对模型中的比例参数进行敏感性分析。结果表明：混合交通MFD可以用于异质交通流组成的城市路网宏观交通状态的有效估计与通行能力分析。当CAV渗透率均匀时，在路段渗透率高于30%时，路网通行能力提升显著；当CAV渗透率非均匀时，异质路网的通行能力随着渗透率等级较高路段比例的增加而逐渐提高，100%CAV路段比例的影响尤为显著。混合交通MFD为混有CAV的城市交通调控和CAV在路网中的路径规划提供理论参考。     

基于微观仿真的城市公交专用道设置研究

为研究公交专用道对交通运行情况的影响，以合肥市望江路为例，以实测数据为基础，通过微观仿真软件Vissim构建微观交通模型，提出以最大排队长度、延误作为节点评价指标，以路段运行速度作为路段评价指标，以路网平均运行速度作为路网评价指标的评价体系，从节点、路段、路网层面，定量化评价公交专用道设置对于交通运行情况的影响，为城市决策者提供参考。     

考虑车车与车路通讯并存的路侧单元优化布设方法

路侧单元(Road Side Unit,RSU)作为车路协同系统(Cooperative Vehicle Infrastructure System,CVIS)中路侧感知控制网与网联化车辆自组网的重要节点，其布设方案对车路交互效能、系统建设成本与协同服务水平均产生较大影响。现有RSU优化布设研究主要基于车路(Vehicle to Infrastructure,V2I)通讯，忽视了车车(Vehicle to Vehicle,V2V)通讯的转发和中继作用，也缺乏对RSU设备及线网布设成本的相关考量。针对上述问题，面向V2V和V2I通讯并存环境，考虑信息覆盖正向收益与设备/线网布设负向收益，构建面向综合收益最优的RSU布设方案优化模型。首先结合信息流-交通流耦合模型获取传播时间矩阵，提出权重约束可达性算法，构建布设方案与信息覆盖正向收益之间的关系方程。然后针对动态最优布设方案条件下的最优线网布设问题，提出改进的最小生成树模型，并以此设计综合收益最优的RSU优化布设模型。最后，基于井字形算例路网，进行模型验证和关键系数敏感性分析；并基于Sioux Falls路网，将所提出的模型与现有未考虑信息流-交通流耦合特性的RSU优化布设模型进行对比。研究结果表明：所构建的布设方法可较好地反映实际信息流传播状态，覆盖率误差在5%以内；RSU最优布设方案与交通流运行状态密切相关，交叉口及路段中节点均有成为最优节点的可能；RSU布设方案将受线网/设备布设成本和信息生命周期的直接影响；对比现有模型，在Sioux Falls路网和所给定参数的条件下，所提方法在信息覆盖率和布设后的综合收益方面相较现有方法均提升了30%以上。     

基于高频高精度定位信息的车辆轮廓冲突瞬时预测方法

车辆避撞预警系统是高级驾驶辅助系统（ADAS）研究的关键内容，也是降低道路事故率的有效途径。目前，车辆避撞预警的一般实施途径是通过在车辆上布设多元传感设备进行相对间距检测，并通过智能算法对碰撞条件进行判断。但由于该方法存在传感设备成本高昂、受环境噪声影响大等缺点，应用条件仅局限于单车智能。基于此，在卫星导航、车路协同技术快速发展的背景下，提出一种依托北斗高精度定位技术，利用车载终端获取高频（5 Hz）、高精度（厘米级）车辆定位数据进行车辆避撞预警的方法，该方法立足车路协同角度，构建包括路侧北斗连续运行参考站系统、车路通信系统、车载定位预警终端的车辆避撞预警体系，并建立基于实时位置信息的车辆轮廓冲突瞬时预测模型。为验证模型可靠性，设计动、静态试验对定位精度进行验证，并在西安绕城高速约7 km试验路段开展3次实车试验，共采集约6 000个有效样本数据对轨迹预测精度进行评估。研究结果表明：静态条件下，用于评价定位精度的圆概率误差C_EP50，C_EP95分别为1.51，3.24 cm；行车速度为80~100 km·h^-1条件下，通过2 317组数据对比分析，采用车载定位设备与成熟产品天宝接收机（亚米级精度）获取的定位数据的误差均值为1 cm，标准差为1.38 cm；行车速度为80~100 km·h^-1条件下，定位数据的真实值与预测值的横向误差标准差可达厘米级，纵向误差标准差可达分米级，该级别精度可满足车辆避撞短临预警要求。     

基于一种交通状态系数的城市路网交通状态评价研究

针对以往城市路网交通状态评价研究中大多从中观角度将路口归入路段而忽略了交叉口对路网交通状态影响的问题,选取交叉口进口饱和度和路段平均行程速度作为路网状态评价的基本参数,将宏观路网交通状态评价与微观交通状态分析相结合,定义了一种新的路网交通状态系数,作为交通畅通行驶的阻抗,研究确定了路网交通状态系数临界值,提出了一种新的...     

快速路车路协同场景交通流运行效率仿真评价

为研究车路协同系统在不同车间信息交互水平下对快速路交通流的影响,采集并提取北京市四方桥快速路段早高峰交通流轨迹,同时分析车路协同场景下快速路车辆运行特征,实现对常规驾驶场景和信息交互场景的车辆行驶模型标定。选取期望速度行驶车辆占比、横向车距收缩比、纵向车距收缩比、通行能力拓展比对车辆运行效率进行评价,提出车辆横向偏移距离缩小比用以评价车辆空间占用状况;搭建仿真模型并进行仿真试验,分析不同信息交互水平对交通的影响程度。结果显示,车辆运行效率随信息交互水平的提升而提升,其中通行能力的提升幅度最为显著,车路协同场景下信息交互水平从4级提高到1级,道路通行能力较常规驾驶场景分别拓展了19.42%,28.06%,46.48%,74.62%,仿真时段内其余指标值提升幅度较小。车间信息交互场景下车辆行驶的横向偏移幅度缩小,且在高水平信息交互下缩小比例达到17.33%,表明相同车道宽度下车辆行驶的横向安全性提升。      

面向人因的车路协同系统综合测试及影响评估

面向冬奥主干通道兴延高速，以驾驶人适应性为导向，构建一种面向人因的车路协同系统硬件在环效能测试平台，针对多种道路条件、交通状态、特殊事件等面向高速公路设计13种交通情境，从主、客观2个维度实现车路协同系统包括主观感受、高效性、安全性、生态性、舒适性、有效性6个方面的驾驶人适应性评价，分析车路协同驾驶状态下的综合评估指标及影响机理。主观评估结果显示，车路协同技术对驾驶人有积极作用，52%的被试认为车载预警信息可以使行车过程更安全。客观运行结果表明：由于车路协同状态下驾驶人对于前方道路危险状况的可预知性，导致驾驶人提前降速，运行速度降低，效率有所下降；车路协同条件下的加速度和换道次数明显减小，其安全性显著提升；由于车路协同系统避免了驾驶人对于突发危险状况的紧急制动，因此车辆的油耗、排放均明显降低，其生态性改善效果显著；归因于驾驶人对于车路协同系统熟悉程度不足，导致舒适度各系统存在不一致的结论，也表明驾驶人对于车路协同系统的接受度和信任度均有待进一步提高；驾驶人在车路协同条件下可获取不同路段的限速值和超速提示，其有效性表现出明显的优势，速度跟随比有显著提升。所构建的测试平台和指标体系为进一步深层次挖掘车路协同的作用机理奠定了基础。     

适用于路径规划系统的动态路网描述模型

为满足路径规划对路网交通信息的需求，章建立了基于GIS节点一弧段拓扑结构的路网模型。通过将路网转化为对偶图，成功地解决了最优路径计算过程中存在的交叉口转向限制问题；分别对不同最优目标函数下对偶链的路权进行标定，着重研究了路段动态行程时间的计算方法。通过电子地图上不同颜色和状态的动态线条来显示交通流的实时变化，使出行能够很容易识别这些信息。本模型为车辆导航提供了可视化的信息平台。     

北京市区域交通状态和服务水平评价系统的设计与实现

为有效缓解城市道路交通拥堵现象,对城市交通系统运行状态进行评价显得十分重要。立足于城市道路交通状态和服务水平评价指标体系,通过用户功能需求分析,设计了北京市区域交通状态和服务水平评价系统的功能结构和网络结构。该系统运行以来,不断整合现有交通流数据,实现了对城市道路路段、区域交通状态和服务水平的实时监测和评价,为交管部门制定合理决策提供了有力的信息支持。     

城市交通拥塞辐射模型及其对路网服务能力损伤研究

为预防和治理城市路网系统中交通拥塞的辐射扩散以及由此造成的路网系统服务能力损伤，从新的视角对交通拥塞辐射扩散规律进行研究。将毒气在有限空间内的泄漏扩散抽象为交通拥塞的辐射蔓延，首先运用Python软件对高德地图API的WEB服务进行实时路况数据爬取，并对爬取的数据、浮动车数据、SCATS监测的流量数据以及其他交通信息数据进行预处理。在此基础上建立基于高斯烟雨模型的城市道路拥塞辐射时空模型并且充分考虑邻居节点和路段的交通运行状态以及不同道路等级对拥塞传播范围的影响。对模型调节参数U进行标定，得出快速路、主干路U值均为1，次干路U值为0.7。然后通过实例进行验证，结合实际值将模型计算结果与高德地图预测值进行比较，所建立模型的拥塞最大辐射边界、拥塞辐射时间预测精度要更准确，整个拥塞过程模型拟合度较高，模型适用性强。最后在城市道路拥塞辐射时空模型的基础上利用材料力学中切应力对材料的损伤原理，以拥塞某传播方向为研究对象，计算出拥塞辐射传播给路网中的某路段造成的通行能力失效值。分析路网中路段通行能力下降对路网服务能力的损伤影响，进而给出路段重要性识别方法。研究成果可为交通管理部门加强关键路段治理以及制定缓堵政策提供参考。     

基于DEA的城市道路交通拥堵评价

为了更好地分析和解决城市道路交通拥堵问题,以主干道为研究对象,将城市道路拥堵状态分为堵塞、拥堵、较拥堵、较畅通、畅通5个等级,从交叉口拥堵和路段拥堵2个方面筛选了衡量道路交通拥堵的评价指标,利用数据包络分析（DEA）建立了城市交通拥挤评价模型。以济南市北园大街主干道为例进行交通拥堵评价,得到该道路的拥堵状态以及产生拥堵的主要原因。结果表明数据包络分析方法在进行多指标评价综合评价中具有很强的抗干扰性,评价结果更客观。     

基于实时信息的城市道路交通状态评价指标体系研究

分析建立城市道路交通状态评价指标体系的目的和作用,从不同角度对城市道路交通状态的含义进行界定.以实时采集到的各类交通信息为基础,针对交通指挥、交通引导和交通控制等系统的需求,建立了一套城市道路交通状态评价指标体系,并提出了各指标的计算方法.     

基于驾驶行为和信息熵的道路交通安全风险预估

为了精准有效地进行交通事故预防预警，基于车辆OBD驾驶行为数据及信息熵理论，提出了城市道路交通安全风险预估方法。首先，分析异常驾驶行为高发位置与道路交通事故发生位置的关联性；其次，构建以道路交通安全熵为一级指标，急加速率、急减速率、急转弯率、超速率、高速空挡滑行率为二级指标的道路交通安全风险预估指标体系，提出了基于改进熵权法的道路交通安全熵计算方法；然后，基于密度聚类、K-means聚类提出了道路交通安全风险等级数确定方法，并基于K-means聚类建立了风险等级阈值计算方法。研究结果表明：异常驾驶行为高发位置与交通事故发生位置具有一致性；通过对log对数底数选择优化、二级指标零值处理、指标权重分段计算3个步骤改进的熵权法，可弥补log对数函数无法计算零值指标熵值的缺陷，避免指标权重为负、指标熵值与权重反映信息不一致的现象；两步聚类避免了孤立数据点对安全风险等级划分的影响。以重庆市4条城市道路（总长约38 km）进行实例验证后得出，道路交通安全熵与交通事故表征的道路交通安全状态趋势一致；道路交通安全风险等级可划分为高、低风险2级，道路交通安全熵优化阈值为0.042，最后，风险等级划分准确率为87.88%。研究成果可为道路交通安全风险点辨识、交通事故预防预警提供有效的技术支持。     

基于点、线、面层次的公路网交通运行状态评价

由于公路网是由点成线、由线成面的统一体,为了更准确地分析和改善公路网运行状态,加强公路节点、路段、路网评价之间的联系,便于确定交通拥堵产生根由并有效采取措施,建立了一种基于点、线、面层次的公路网交通运行状态的综合评价方法。在基本单元划分和指标选取方面,以交叉口、互通式立交、收费站和基本路段作为基本单元,结合交通流理论,综合考虑各基本单元的特点,分别选取对应的评价指标,以极小型指标评价法为基本原理,构建基本单元交通综合运行指数评价模型,并确定相应的分级阈值。在交通运行状态评价方面,依托专家经验的主成分分析与客观的交通量统计调查相结合的方法确定各基本评价单元的权重向量,从而构建路段运行评价模型并给出评价分级阈值,再以各等级道路拥堵程度和路网客、货运量,分别构建路网赋权矩阵或向量,从而获得路网交通综合运行指数模型并确定评价分级阈值。最后结合算例说明该评价方法的具体操作过程,通过获取的各项基本数据,从点层过渡至线层再至面层,依次计算各层交通运行指数,确定各基本单元、路段、路网分别对应的交通运行状态。研究结果表明：不同层面之间的交通运行状态存在一定的联系,不同节点和基本路段处的运行指数差异较大,路线运行指数差别也较大,从而影响路网最终的运行状态,因此,可以通过逐级评价确定交通拥堵症结所在,有针对性地采取相关改善措施。     

基于层次分析法的拉萨市交通安全评价模型研究

随着拉萨市经济水平的发展,城市道路交通安全变成了人们较为重视的社会问题。为改善道路交通安全现状,本文将从人为、车辆、道路和环境四个评价指标,采用层次分析法构建交通安全评价模型,对拉萨市交通安全进行评价分析,为城市道路交通安全提供参考依据。     

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。     

高速公路突发事件救援车辆诱导

为了提升高速公路突发事件应急救援效率,将交通状况、在途潜在风险等信息纳入高速公路突发事件救援车辆诱导研究中,基于实时和时变路网环境下的交通信息,以车辆出行时间最小,路径可靠性最强为目标,构建基于在途时间和路径可靠性的车辆诱导最优化模型。设计一种实时信息和时变信息结合策略,使模型规划路径随路网交通量变化而相应做出阶段性调整,采用滚动时域策略将该动态决策问题转化为一系列离散时间点的静态决策问题,用于计算应急救援路径时间;在此基础上,考虑到高速公路突发事件发生后路网交通事故率升高,同时容易发生拥堵的状况,进一步将救援规划路径可靠性作为决策目标,即应急救援车辆规划路径在面对道路中断或者严重拥堵时是否拥有更多的调整策略,更新救援路径尽快完成救援任务;为了便于量化计算将上述目标转化为统一的价值成本,共同决定救援车辆的行驶路径。研究结果表明：当行驶路段交叉口间距离较长,中间无其他道路连通,行驶过程中由于突发事件破坏趋势蔓延导致道路中断或拥堵等意外发生时,无法更新调整救援路径,最终导致救援延误;因此,基于救援时间和路径可靠性的车辆诱导最优化模型能够克服以上问题,进一步提高救援效率。