机非混行平面交叉口交通设计理论研究

对机动车与非机动车混行条件下平面交叉口的交通设计进行深入、系统地研究。在分析大量实测数据的基础上,对信号控制交叉口自行车交通流的运行特征进行分析,建立自行车交通流的相关模型;在理论分析和实践的基础上,形成机非混行平面交叉口交通设计理论与方法。这些理论与方法的建立将为解决城市混合交通问题奠定基础。     

考虑速度空间横向伸缩效应的混合交通流模型

为了深入研究和刻画城市机、非车道间无硬隔离路段处较为常见的混行现象,针对车辆在不同速度下导致道路空间发生横向伸缩的效应,建立一种以元胞自动机为基础的耦合模型,元胞空间实际容量根据交通条件伸缩变化。针对机动车流引入了加速受限、主动减速等规则;为非机动车流设计了舒适驾驶空间、换道规则。通过数值模拟,研究了机非混行路段交通流的特性和道路横向空间的变化。结果表明:模型可推导出非机动车饱和流相位在机非混行路段对应密度范围扩大;非机动车流在拥堵流相位中,机动车流对非机动车流的影响表现出差异性;较真实地反映了骑行者寻求安全、舒适的驾驶空间;机动车中等密度下对横向扩张效应影响较为明显;横向压缩效应的发生较符合交通流基本规律;机动车道混行交通产生的偏析现象是非机动车主导,偏析效应会随着非机动车换道概率的降低和密度的上升而加强,并加剧道路拥堵。因此在混合交通流的建模当中,考虑道路横向空间实际容量以及造成其变化的因素,是能够较真实地体现机非干扰的,从而使得模型更贴近实际。     

混合非机动车交通流路段的车道宽度设计方法

针对非机动车道常呈现出自行车和电动自行车混合行驶的情况,通过对城市道路路段的混合非机动车交通流数据进行统计分析,引入混合比例范围,结合混合非机动车交通流特性,分别提出了基于流率-密度模型与基于速度-流率模型的非机动车道宽度设计方法,根据路段交通服务水平标准,得出两种设计方法的计算分析结果.研究结果表明,以上方法均可用来...     

信号交叉口车路环境对电动自行车释放膨胀特性的影响分析

电动自行车数量的急剧增长导致其在绿灯释放阶段膨胀特性明显,进而加重了交叉口的机非冲突、降低了车流的通行效率。利用视频轨迹提取技术,通过光流法的表现形式描述直行电动自行车在绿灯期间的膨胀特征,并根据其密度变化、膨胀差异和电动自行车对机动车的影响程度,确定出释放初期为主要研究时段;同时,提出了一种反映电动自行车膨胀变化的新型指标膨胀度,分别通过线性相关分析、秩相关性分析和偏相关分析,确定了车路环境中影响膨胀度的动态因素和静态因素;最后基于6个信号交叉口的实测数据,建立各因素与膨胀度的数学关系模型,并结合实际交通条件,给出不同车路环境下电动自行车的管控措施与渠化方法。研究结果表明：车路环境中的电动自行车流量、机动车流量、电动自行车过街距离、非机动车进/出口道宽度、机非分隔带设置情况这5种因素对膨胀度的影响能力各异,右转机动车流量与膨胀度相关性最高。此外,动态因素与膨胀度之间具有确定的函数关系,存在电动自行车与机动车流量均衡效益最大的优势区域;静态因素的差异会导致电动自行车膨胀形式的变化;膨胀度可与动态、静态因素构建复合函数模型。研究成果可为混合交通流的渠化设计和信号配时提供理论依据和技术支持。     

基于Multi-Agent的城市道路平交口混合交通流动态模拟与实现

通过分析机动车和自行车在城市道路平交口处的动态行为特性,建立了平交口混合交通流微观行为模型,提出了基于Multi-Agent的平交口混合交通流动态并行模拟算法,构造了机动车和自行车的Agent类函数,通过计算机仿真再现了平交口混合交通流的动态行为特性。实测数据和仿真分析结果验证了所建模型是正确的。该研究成果解决了传统仿真技术不能协同模拟多种混合交通流动态行为特性的难题,同时为解决我国城市道路平交口的交通干扰和拥堵问题提供了一种新的模拟分析方法。     

不完全车联网环境下元胞自动机换道模型研究

随着车联网技术的不断发展,自动驾驶车辆加入交通流中的可能性逐步增大,进而形成新的混合交通流.在综合考虑自动驾驶车辆对于较大范围内交通信息实时感知能力以及车辆间信息交互对于换道的影响,提出了自动驾驶车辆关注区间的概念,设计了不完全联网环境下新型混合交通流元胞自动机换道模型,通过改变自动驾驶车辆比例、自动驾驶车辆关注区间大小、交通流密度等参数进行数值模拟.结果表明:新型混合交通流元胞自动机换道模型,能够帮助提高交通流平均速度15%左右,改善道路通行效率.     

基于换道起点和终点混合搜索算法的轨迹与行为特征研究

在交通流理论中的车辆换道特征研究领域,基于高精度交通流数据的车辆换道过程搜索算法是准确有效发挥高精度交通流数据价值的关键。依托NGSIM项目的高精度交通流数据,提出了基于车辆横向位移与速度的换道起点和终点混合搜索算法,并通过可视化对比进一步验证了该算法与已有算法在准确度上的优越性。对新算法所得的车辆换道过程进行了交通流特征参数分析,研究结果表明:以往研究低估了车辆实际换道持续时间;车辆换道持续时间受道路路段车流饱和度的影响;根据算法将车辆换道过程分前中后三段,前段持续时间和后段持续时间相对稳定;以车道线为界,车辆在跨越车道线前后的纵向位移之比大于1,且受道路路段车流饱和度影响。     

城市道路交叉口自行车专用道信号配时研究

鉴于现如今人们的环保意识逐渐提高以及共享单车的出现,我国城市道路交通之中自行车的数量也有大幅度提升,同时使得混合交通中自行车与机动车之间的冲突也随之增加。本文针对自行车交通流与机动车交通流位于十字交叉口的冲突问题通过更改信号配时的方法做出解决方案,对自行车交通流的参数和集群性进行了新定义,通过实测数据采集,利用间隙理论建立模型,并通过参数修正完善模型,从而确定自行车信号的配时时间。     

协同自适应巡航控制车辆占比对下匝道分流区混合交通流安全性的影响分析

在人工驾驶车辆、自适应巡航控制（ACC）车辆和协同自适应巡航控制（CACC）车辆的行车行为特征分析的基础上，运用跟驰模型和换道模型分别构建人工驾驶车辆、ACC车辆及CACC车辆在下匝道分流区混合交通流仿真环境，解析CACC车辆占比对混合交通流安全性的影响。选取全速度差模型、ACC跟驰模型、CACC跟驰模型分别作为人工驾驶车辆、ACC车辆、CACC车辆的纵向跟驰模型，利用随意换道模型、强制换道模型分别构建下匝道分流主线段、远近端区的横向换道模型。基于碰撞时间（TTC）、暴露碰撞时间（TET）、整合碰撞时间（TIT）等参数构建交通流安全性评价指标。利用MATLAB进行数值模拟，仿真分析不同CACC车辆占比下的混合交通流安全性。结果表明:CACC车辆占比为40%~50%时，混合交通流安全性恶化最严重，TET和TIT分别增加约68%和89%，车辆速度离散系数为0.9以上；通过在下匝道分流区设置远端强制换道区（设置长度≤ 1 000 m），可有效降低混合交通流的追尾碰撞风险。      

考虑时空分布特征的混合自行车流元胞自动机模型仿真方法

针对非机动车交通流中传统元胞自动机模型主观定义时空参数,粗略划分自行车虚拟车道,导致仿真精度偏差的问题,构建了精细元胞自动机模型.基于NaSch模型的更新规则,考虑二维空间内异质自行车间的错位冲突及动态换道行为特征,细化了模型网格密度及模拟时间步长.产生换道需求的自行车可以换至满足安全侧向换道条件及前行需求条件的横向位...     

人机混驾交通流交织区换道模型切换控制策略

因交织区的强制换道存在紧迫性, 车辆换道行为在交织区后半段会出现因换道意愿强烈而产生的激进换道行为, 这种微观的换道行为将给交通流带来一定影响; 在人机混驾情形下, 不同类型换道切换控制模型同样可能影响交织区通行能力。在分析人机混驾交通流交织区换道行为特性的基础上, 将换道类型分为保守型换道和激进型换道; 在可接受安全间隙模型的基础上结合自动驾驶车辆间的协同行为, 构建自动驾驶车辆在保守状态下的协同换道模型; 以及在激进型状态下考虑目标车道后车类型影响下, 构建激进型换道模型。通过分析津保立交桥实地调研轨迹数据和NGSIM中US-101交织路段轨迹数据, 分别拟合了保守型、激进型换道模型切换点分布函数; 考虑不同车辆驾驶行为特性及其相互作用, 提出人机混驾条件下换道模型切换控制逻辑决策。以SUMO仿真软件搭建实验平台, 考虑人工驾驶车辆换道模型切换点分布特性, 以优化最大流率、交织区整体车辆运行速度、换道车辆速度等为目标, 确定不同自动驾驶车辆渗透率下自动驾驶车辆的最佳保守型-激进型换道模型切换点。仿真结果显示: 在交织区长度为250 m, 自动驾驶渗透率分别为0.2, 0.5, 0.8时, 自动驾驶换道模型切换点分别在180, 80, 50 m处达到最佳, 即随着自动驾驶渗透率的提高, 换道切换点最佳位置将向交织区入口处逐渐移动, 且在自动驾驶渗透率较低时这种换道切换点的变化较为明显; 在较高渗透率下, 由于协同换道出现频率增高, 自动驾驶强制性换道行为比例降低, 换道模型切换点对交织区通行能力的影响逐渐变小。本项研究对人机混驾条件下高速公路交织区自动驾驶车辆的换道控制提供决策依据      

两相位交叉口机非冲突对机动车饱和流率的影响研究

通过分析直行自行车与右转和左转机动车之间的冲突规律,采用冲突区占有率方法,研究了直行自行车对机动车饱和流率的修正系数,建立了直行自行车与右转机动车对冲突区占有率的关系模型,结果表明直行自行车对冲突区的占有率随着流量的增加而增加,进而标定了其对机动车饱和流率的影响系数。针对左转机动车,通过分析车流运行特性和通行规则,建立了直行机动车对冲突区的占有率模型,并以此为基础标定了直行自行车对左转机动车饱和流率的修正系数。本文的研究成果为机非混行条件下交叉口的通行能力计算和信号配时方案设计提供了依据。     

考虑换道行为的无信号控制环岛交通流建模

为了研究环岛内车辆换道行为频繁发生影响环岛内交通运行效率,从而引发交通事故并阻断整个交通等问题,考虑到环岛和高速公路类似,进出车辆都在同一侧发生且车辆只有交织冲突,将环岛看成一条短的环形高速公路,用高速公路交通流模型来分析环岛内的交通流特性,并基于现有换道交通流理论,通过引入换道强度变量ε(t,x)对无信号控制的环岛内交通行为进行研究,分析其运行特性,建立考虑换道行为的多车道环岛交通流模型。研究结果表明:引入换道强度变量的无信号环岛交通流模型能真实反映环岛内交通情况;通过数值例子也验证了该模型的有效性,证实频繁的换道行为会降低环岛的车辆实际通过能力。研究是对现有文献中无信号控制环岛交通流建模的补充。     

信号控制交叉口左转电动自行车交通流特性分析

为深入挖掘信号控制交叉口左转电动自行车交通流安全特性及其相互关系,利用江苏省盐城市建军东路与开放大道平面交叉口提取高峰时间段1 514辆左转电动自行车的视频数据,提取了左转电动自行车交通流量、速度、密度3个基本参数并进行统计分析.基于最小二乘法原理构建交通流参数模型,从电动自行车的流量-密度模型、流量-速度模型、速度-密度模型3个方面,分析了平面交叉口左转电动自行车的交通流安全特性.研究表明:流量与密度呈现二次函数关系,流量与速度呈幂函数关系,速度与密度呈对数函数关系,3种模型回归方程变量之间存在的函数关系显著,且回归系数具有显著意义;电动自行车驶入交叉口过程可划分为驶入启动期、膨胀加速期、跟随驶离期3个时期,膨胀加速期相比于驶入启动期、跟随驶离期的交通冲突和事故的可能性更大.     

改进的两车道交通流格子模型及扰动分析

为了了解两车道交通流的内在规律,更加真实的描述两车道交通流的换道情形,分析了现有交通流格子模型中存在的问题,通过引进换道系数和换道阈值,改进流量转移率模型获得了新的两车道交通流格子模型,克服了现有模型中存在的不合理现象.并利用VISSIM仿真确定换道阈值,然后再根据matlab编程对改进后两车道交通流格子模型进行了模拟...     

基于元胞自动机交通流模型的车辆换道规则

将元胞自动机模型应用于周期性边界条件下的高速公路交通的换道规则模拟,并对不同条件下交通流的平均速度和流量进行仿真.基于驾驶员的性格差异,提出了更灵活的弹性换道规则,并探讨了不同换道规则对交通流流量等参数的影响.在计算机仿真过程中,通过变换交通流密度,得出了与不同换道规则对应的交通流基本图.结果表明:相对于以前的模型,遵循2种新规则的模型均可不同程度地改善道路的通行能力,提高道路资源的利用效能;从安全性角度进行对比分析,可得出较优的换道规则.     

城市隧道出口公交车换道行为对交通流的影响

为了研究城市隧道出口处公交车的换道行为对交通流的影响,以城市隧道出口公交车的换道特性为研究对象,阐述并分析了公交车在城市隧道出口换道过程中的3种影响状态.然后采用摄像法采集相关数据并分析,借助SPSS软件构建了关于公交换道频率、公交换道持续时间、最大公交换道长度及其存在时间、隧道交通流量与车头时距关系的多元线性模型,并进行了相关性检验,得出了公交车换道对城市隧道出口交通流影响的主要因素.     

城市信号交叉口自行车及行人到达与释放规律

在我国城市交通管理中,对城市信号交叉口处机动车、自行车和行人的混合交通流的有效组织是交通通畅运行的关键。在交通调查的基础上,利用数理统计方法分析城市信号交叉口自行车及行人的到达与释放规律,提出城市信号交叉口自行车及行人的到达分布模型,对城市信号交叉口自行车流的释放饱和流率、释放速度和行人步速进行标定,并对信号交叉口自行车流及行人的交通特性形成原因进行分析。研究结果可应用于城市信号交叉口混合交通控制及管理。     

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。     

非拥挤路段自行车交通流特性研究

自行车是城市居民出行的主要方式之一，研究自行车交通流的特性对于合理规划道路交通资源，提高白行车交通服务水平具有重要意义。针对白行车交通流与机动车交通流的不同特征，提出了以单位面积车道上车辆集散程度定义白行车交通流密度的新方法，并基于调查数据，研究了非拥挤状态下自行车交通流密度、车速和流率3个参数的相关性，发现非拥挤自行车流的速度总是分布在接近期望车速的范围内，且与流率、密度无关，而速度的离散程度随着密度的增大而减小。最后，分析了车道、宽度与交通流3个参数的相关性，并建立了相应的回归模型，模型可用于在给定自行车交通需求以及服务水平条件下自行车道的设计宽度。