用元胞自动机模型分析货运车辆对高速公路交通安全的影响

在NS模型的基础上，提出了一个高速公路双车道元胞自动机模型，考虑车辆超车换道行为，并设定发生交通事故的条件，以分析与衡量货运车辆对高速公路交通安全的影响。通过向交通流中混入不同比例的货运车辆，模拟了各种比例下的交通流运行状况，分析了货运车辆与平均速度、换道率、事故率等指标之间的关系。模拟结果表明，货运车辆会对高速公路交通流产生扰动作用，影响行车安全：随着货运车辆比例增大，交通流平均速度减小，换道率和事故率上升。     

基于交通流稳定性系数的高速公路交通事故实时风险预测

预测交通事故实时风险时,存在大量指标变量,导致数据难以采集,不仅不利于构建预测模型,且带来的过拟合问题会降低模型预测可靠性。为了减少预测指标数量,提升预测模型可用性,降低预测模型过拟合影响,构建具有可解释性的2种交通流稳定性系数以简化指标集,分别为纵向交通流稳定系数和横向交通流稳定系数。采集西安市G3001高速公路交通事故与交通流历史数据,选用支持向量机、随机森林、Logistic回归模型,分别构建高速公路交通事故实时风险预测模型。通过改进的GI指数评估交通流稳定性系数的显著性,以检验其有效性;通过指标集在训练与测试数据中的预测精度、AUC值差异评估交通流稳定性系数对降低预测模型过拟合的作用,并通过训练耗时评估模型的计算效率,以检验新方法的可靠性。研究结果表明:2种交通流稳定性系数对应的改进GI指数分别为0.952和0.922,显著大于其他受试指标,与交通事故实时风险显著相关。在3种预测模型中,包含2种交通流稳定性系数的简化指标集在训练和测试数据中的预测精度分别为91.1%和90.5%,与完整指标集相近。2种指标集在训练与测试数据中的平均预测精度差异分别为0.69%和4.87%;平均AUC值差异分别为1.61%和5.87%;平均训练时间下降了15.2%。交通流稳定性系数大幅提高了预测模型的可靠性,同时显著提升了模型的计算效率。      

基于二元Logistic模型的城市道路交通事故严重程度分析

为从多维度精准剖析影响城市道路交通事故严重程度的因素,选取了我国某城市2018—2020年交通事故数据库中的4 587条数据作为研究对象,基于二元Logistic模型,从人、车、路、环境这4个方面,分别针对财产损失事故、伤人事故、死亡事故建立了模型。深入分析了道路物理隔离位置、路侧防护设施类型等因素对事故严重程度的影响,并利用Hosmer-Lemeshow检验和一致性检验对模型有效性进行验证。结果表明：①道路物理隔离的空间位置对事故严重程度有显著影响,仅布设中心隔离设施发生死亡事故的概率是同时布设中央和机非隔离的2.304倍。在有中心隔离设施的高等级道路中,增设机非隔离设施能有效降低事故发生的概率。②路侧防护设施类型为行道树、绿化带时,发生死亡事故的概率分别是金属护栏的1.982倍、1.648倍。与金属护栏相比,行道树更容易引发严重事故。③夜间无路灯照明发生死亡事故的概率是夜间有路灯照明的1.808倍,夜间无路灯照明是导致死亡事故的重要因素之一。④受过高等教育的驾驶人发生财产损失事故和伤人事故的概率较高,受过中等教育的驾驶员发生死亡事故的概率较高;受过中等教育驾驶员发生死亡事故的概率是高等教育驾驶员的2.049倍。研究深入分析了影响城市道路交通事故的显著因素及其对事故的影响,为事故严重程度的精细化分析提供了理论支持,为交通规划与管理部门提供了决策依据。     

基于元胞自动机的强制换道模型研究

介绍了元胞自动机的原理及其在换道模型建立中的应用。用模糊控制原理模拟车道变换过程中的判断过程,分析现有的模糊控制强制换道模型的不足之处,考虑到实际交通情况的多样性,提出了更为细致的基于元胞自动机的强制换道模型,并验证了新模型更能符合现实情形。     

基于SVM的水上交通事故严重程度的影响因素研究

为研究水上交通事故中事故严重程度的影响因素,减小水上交通事故发生时的人员伤亡及财产损失,对2015-2016年的水上交通事故统计数据的分析.选取了水上交通事故数据中的船舶类型、事故发生时间、地点、船舶吨位、能见度和风力等级等相关因素建立了事故信息库.根据水上交通事故造成的人员伤亡数量和财产损失的大小,将事故严重程度分为3个等级,并建立了基于支持向量机(SVM)的三分类模型.然后通过交叉验证以及网格搜索算法优化SVM分类模型的惩罚参数和核函数参数,得到最优的分类模型.模型建立后,利用SVM-RFE算法求解上述影响因素对事故严重程度的权重值并排序,筛选出对于事故严重程度影响最大的因素.结果表明,支持向量机三分类模型总体分类准确率可达70% 以上;同时自沉事故、渔船事故和秋季发生的事故易造成较大的人员伤亡;危化品船舶,内河发生的事故和渔船易造成较大的财产损失.     

交通流元胞自动机模型综述

随着交通流模拟的需要及智能交通系统的发展,出现了基于元胞自动机理论的交通流模型。交通流元胞自动机模型由一系列车辆运动应遵守的运动规则和交通规则组成,并且包含驾驶行为、外界干扰等随机变化规则。文章介绍了交通流元胞自动机模型的产生与发展,总结和评述了国内外各种元胞自动机模型,并对元胞自动机模型的发展提出展望。     

具有交警的二维元胞自动机交通流模型

提出由交警控制路口的交通流的元胞自动机模型。模拟结果表明，有交警的模型与无交警的模型具有一些定性的区别。在有交警的模型中，自由运动相消失，一级相变特征消失，堵塞相大幅度向高密度端移动，交通性态显改善，系统的性质对系统尺寸和样本都不敏感。     

基于CA的短时交通事件干扰下的交通流仿真

公路上发生短时交通事件时,会对公路上的交通流产生干扰。利用元胞自动机（cellular au-tomata,CA）建立单向双车道高速公路模型。通过CA对发生短时交通事件后的区域进行划分,提出事件下游区域、核心区域、上游区域的CA模型,并构建焦虑换道、急切换道、理性换道规则。最后用MATLAB软件对短时交通事件干扰下的高速公路交通流进行仿真。结果表明,在低、高密度交通流的情况下,相同事件对交通流的干扰存在一定差异,在排队时间、最大排队长队、平均排队长度上均有所不同。     

基于弯道影响的交通流特性研究

针对弯道是交通事故多发路段,基于元胞自动机Nagel-Schreckenberg交通流模型(简称NaSch模型),建立包含弯道路段在内的元胞自动机模型.采用数值仿真研究,在开放边界条件下研究了不同弯道曲率半径、弧长、摩擦系数等因素对交通流的影响.数值模拟结果表明,弯道曲率半径、弧长和摩擦系数对交通流的影响都很大,通过增大弯道半径和摩擦系数,减少弯道弧长都可以提高交通流量、平均速度,从而减少交通拥堵、交通事故的发生,提高弯道路段的通行能力.     

基于安全效应的双车道元胞自动机交通流模型研究

针对车辆行驶中的安全因素,考虑静止车辆和低速车辆,在一维对称双车道元胞自动机模型(STCA)的基础上,建立了一种新的对称双车道元胞自动机模型.给出了计算机数值模拟的新模型流量-密度图,时空斑图以及车道改变率-密度图.模拟结果显示:新模型能模拟在临界密度后出现低速的同步相的情形,较STCA模型模拟的交通流现象更接近现实.     

平面交叉口细胞自动机交通流模型的研究

文章以细胞自动机(cellular automata，CA)理论为基础，结合我国城市道路情况及交通流特性，把车辆在双车道直线行驶开始到通过平面十字独立信号控制交叉口的整个过程用细胞自动机语言进行了描述，完整地建立起一套新颖的细胞自动机交通流模型。该模型符合实际，可灵活转变为各类城市交叉口模型。     

城市路网交通流元胞自动机模型研究

研究城市路网交通流的动态特性,揭示交通拥堵、环境污染和交通事故的产生原因和规律,能为城市交通问题的解决提供理论依据.元胞自动机模型是研究城市路网交通流动态特性的一个有效工具,能够再现许多重要的交通流特征.从路段模型、交叉口模型和路网模型3个方面总结和评述了国内外各种典型交通流元胞自动机模型.在现有模型的基础上,通过对车辆起讫点分布、路径选择行为、双向通行多车道路段车辆换道规则、不同控制交叉口的车辆更新规则以及网络拓扑结构等方面进行改进,可以提高元胞自动机模型在城市路网交通流仿真中的真实性.     

基于元胞自动机的快速路交织区建模仿真

快速路匝道处的交通流因交织方向多而显得具有混乱、复杂和难于管理.匝道交织区的交通管理对于提高快速路通行能力、加强交通安全运行具有非常重要的意义.文中引入"冒险系数"来表达驾驶员的驾车习惯,并使用元胞自动机模型来仿真快速路交织区中交织车辆的跟车和换道行为.仿真得到交通流量、交织区长度等参数对交织路段交通所产生的效果和影响,并用宏观流速曲线验证了模型.     

基于元胞自动机模型的交织区通行能力特性分析

交织区是道路交通系统的典型瓶颈,严重影响道路交通系统的运行效率.应用基于元胞自动机的交织区仿真模型,研究了交织流量比和交织比这2个重要影响因素对交织区通行能力的影响,结果显示出匝道车辆对交织区通行能力的影响明显比入匝道车辆的影响严重.针对不同的主路车道数和交织区长度,利用仿真数据对交织区通行能力折减系数模型进行参数标定,得到较好的拟合效果.     

结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机模型

为更好地分析交通流运行规律,实现有效的交通控制和优化,提出结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机(cellular Automata,CA)仿真模型.首先在分析正比于速度的间距倒数模型和Bierley模型特点的基础上,改进得到更符合实际的跟驰模型,进而创建的CA模型结合改进跟驰模型计算并离散化得到的加速度,进行车辆及整条车道的状态更新.通过模型仿真,得到速度差灵敏度系数λ、车辆间距灵敏度系数k和安全距离参数α不同取值时的交通流基本图和X-t时空状态图.通过仿真发现,λ,k的取值很大程度影响图形形状,而α的影响较小,同时模型仿真再现了交通流状态的动态衍化过程.通过试验验证,该模型仿真得到的Q-ρ关系曲线和实际交通流一致,且可模拟再现实际交通流的失稳、阻塞演化、走走停停等非线性交通流现象.     

基于快慢车辆主动换道特性的双车道元胞自动机模型研究

针对现实中车辆的主动换道的交通现象，在典型的对称双车道元胞自动机（STCA）模型的基础上，分别考虑快车和慢车不同的主动换道行为，建立了一种新的对称双车道元胞自动机模型，并对该模型进行了数值模拟。由于快慢车辆主动换道特性的引入，有效地抑制了2种慢车堵塞的形成，增加了混合交通流中间密度区域的流量。模拟结果显示，新模型中车流的相分离受慢车影响较小，符合Knospe提出的换道原则；局部密度区域的车辆换道率的增加使堵塞难以长时间存在，提高了道路的通行能力。     

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...