环形快速路交通流的改进元胞传输模型建立与仿真

交通流模型一直是交通系统中最基本的研究内容.适当的交通流模型可用于路网交通流预测和信号控制.以北京环形快速路为背景,采用改进的元胞传输模型(modified cell transmission model,MCTM)进行建模.在MCTM模型中,放宽了原始CTM模型均等划分元胞的限制,并采用密度代替车辆数表示元胞状态,对不同元胞连接方式(简单连接、融合、分离)建立了元胞交通流传输关系.与广泛应用的微观仿真软件Paramics进行了仿真对比分析.结果表明,与原始CTM相比MCTM虽然大大减少了计算复杂性,但仍然可以准确地描述环形快速路交通流动态特性,从而为进一步的交通流预测和匝道控制提供模型基础.     

基于状态观测器的城市快速路交通事故识别

针对城市快速路网中交通事故频发的现象,为及时准确地对事故进行识别,提出一种基于宏观交通流模型的状态观测器估计算法.根据利用交通仿真软件Paramics的实验数据,并结合元胞传输模型(CTM)理论分析事故发生前后,事故路段及其上下游路段的交通流密度分布特征.同时基于路网的交通流模型构建了城市快速路事故的状态观测器估计模型,模型通过估计密度的变化规律,并结合交通状态分布特征来对事故进行识别.以京通快速路为例,通过对观测器估计误差进行计算,得出了实验路段平均百分比误差(MPE)的均值为11.56%,模型估计精度为88.44%.该方法能较为准确的对事故进行识别,为快速路中的交通事故识别提供有效的参考.     

基于卡尔曼滤波的城市快速路交通密度估计与拥堵识别

针对城市快速路网中只有部分路段检测器可用的情况,为准确地估计交通密度并基于此快速识别路网所有路段的交通拥堵情况,研究了基于宏观交通流模型的卡尔曼滤波器设计方法.结合动态图混杂自动机(DGHA)与元胞传输模型(CTM)对快速路网建模,在此基础上推导出分段仿射线性系统(PWALS)模型.基于所得到的模型设计出切换型卡尔曼滤波器进行交通密度估计,并通过将路段密度估计值与临界拥堵密度进行对比来对快速路网的拥堵进行识别.以京通快速路为例进行实验,结果表明,真实值与估计值的平均绝对误差为MAE=0.625 988,显示了所提方法的有效性.     

基于中观模型的福州快速路动态交通仿真研究

分析了经典交通流模型的特点与适用性;以福州市快速路及主干道为对象构建仿真路网模型,引入中观交通流模型,利用仿真软件DynuStudio对路网进行交通分区、OD交通量估计、交通流模型主要参数标定,对快速路进行动态交通分配仿真分析。结果表明,福州市三环快速路交通服务水平稳定且通畅,但二环快速路情况复杂,高峰时段拥堵严重,与现实情况基本一致。     

基于Vissim的3相交通流理论应用

交通流状态演变机理的研究是交通流理论中重要的一部分.以不同交通负荷下的城市快速路路段来研究城市快速路路段交通流状态演变的机理.由于无法进行大规模交通调查,所以利用Vissim仿真软件,仿真不同交通流量下路段交通流特性的变化情况.统计分析仿真数据,研究了不同交通状态下交通流的特性,并对各个交通状态转变的阈值作了界定,标定了每一种交通状态的密度取值范围.结果表明,在不同的交通负荷下交通流呈现不同的状态,路段上的交通流状态呈现为自由流相、同步流相和宽幅运动阻塞流相3种状态.     

城市快速路交通运行特性及组织原理——以北京市快速路为实例

基于北京市快速路交通流数据,首先介绍了城市快速路交通运行特性,阐述了提升快速路交通运行效果的可能性;其次,讨论了城市快速路交通组织原理,并对相关管理实践进行了反思:一是明确交通拥堵概念和范围,确定快速路交通组织优化的对象;二是强调交通密度是分析拥堵的关键指标,在实践中不应忽视;三是介绍基于交通流理论的快速路交通拥堵的评价方法,并对北京市快速路交通拥堵造成的经济损失进行了粗估.这一方法简单,但直观、易于理解.     

不同路网形态下城市交通拥堵特性分析

为了研究路网形态对城市交通拥堵的影响,对方格网式和环形放射式路网的交通拥堵特征进行了定量分析.利用元胞传输模型模拟方格网式和环形放射式路网的交通流运行状态,分析了2种路网在不同交通需求下的拥堵特征.结果表明:环形放射式路网比方格网式路网更容易产生交通拥堵和拥堵闭环；当路网交通负荷增加时,后者拥堵规模的增长率高于前者；前者最大拥堵规模随交通需求先呈线性增加而后趋于平缓,后者变化趋势整体上呈现“S”形.     

基于多值CA模型的两轮车加速过程建模与分析

在多值元胞自动机模型(EBCA2模型)的基础上,首先,对最大速度进行了扩展,并引入车辆的加速过程,建立了适用于人力自行车、电动自行车和摩托车的多值元胞自动机交通流模型。然后,对改进模型和非机动车两值元胞自动机模型进行了仿真对比分析。最后,利用改进模型分别模拟了两轮车在不同的最大速度、最大加速度和车辆的慢化行为下的交通流,并分析了这些参数对交通流的影响。仿真结果表明:与两值元胞自动机模型相比,在保证车流的流量-密度-速度特性不受影响的情况下,改进模型大大增加了其仿真速度;车辆的加速过程、慢化车辆数和低速车辆慢化行为都会对系统交通流产生一定影响,加速度变化对交通流影响较大,不同速度下的随机慢化行为对交通流的影响不同。     

基于视频检测技术的城市快速路交通状态分析研究

基于视频检测技术采集得到的北京城市快速路交通特征参数,对城市快速路交通状态进行分析研究.选择车辆行驶速度和速度方差作为城市快速路交通状态分析的决策变量,根据城市快速路交通流特征将交通状态分为自由流、谐动流、同步流和拥堵,利用模糊C均值聚类算法建立交通状态辨识算法,算法经验证表明其有效可行.     

基于细胞传输模型的交通流仿真特征及适用性研究

运用对比分析的方法,对基于细胞传输模型(CTM)的交通流仿真的特征及适用性进行了研究.通过对仿真结果数据进行分析,比对了CTM和Vissim 2种仿真方法的不同特点,对其各自的适用性进行说明.在描述未饱和交通流问题时,CTM和Vissim具有一致性,而CTM在描述过饱和问题上具有优越性.相对而言,CTM对流密速基本关系的覆盖范围较广,基于CTM的仿真模型扩展性和灵活性较好,对于科学研究具有较好的适应性;而Vissim发展较为成熟、应用方便,具有更高的工程应用价值.     

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。     

基于速度特性的城市快速路常发性交通拥堵研究

基于城市快速路浮动车技术,获取北京市快速路瓶颈路段全天交通流运行速度时间序列数据,对快速路常发性交通拥堵形成及消散进行精细化定量分析。首先应用小波分析技术对数据进行降噪处理,依据速度变化特性将快速路瓶颈处交通流运行状态划分为稳定运行态、拥堵形成态、拥堵态及拥堵消散态4种状态,并分析不同状态下的速度表现特征。研究表明,应用速度变化量可以判别交通流所处状态,而后利用统计学方法给出不同状态之间变化的判断阈值,并归纳出快速路常发性交通拥堵形成时刻、消散时刻及持续时间的判别方法。该方法对拥堵特性判别精度可达80%以上,对交通拥堵预测及交通管理具有明显实际应用价值。     

城市快速路匝道控制设计与仿真分析

通过对城市快速路匝道特性的分析,利用神经网络的多模型融合预测交通流,设计了城市快速路协调控制系统,并用仿真实例进行了验证。该系统以匝道控制为手段,减少或消除入口匝道交通流对城市快速路主线交通运行的干扰和影响,使城市快速路能够快速、安全和高效的运行。     

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.     

城市快速路交通流特性分析

城市快速路是城市道路网的主骨架,对交通状态进行状态划分及稳定性分析,结合城市快速路交通信息采集系统的交通流检测数据,对速度一流量关系模型进行分析,建立了城市快速路快速交通流流量、速度、占有率关系模型,并进行交通流基本参数时变特性和空间特性分析。首先利用基本图理论,对3种城市快速路交通流状态进行稳定性分析。随后,结合北京市典型路段实测数据散点图,对各种速度一流量关系模型的适用范围和适用程度进行对比分析,从而得出Greenshields模型的拟合效果最好。最后分析交通状态转换过程中的交通流参数时变特性和空间特性,对实际交通疏导有指导意义。     

上海高架道路车流特征研究

流量、速度和密度是道路交通流的三个基本特性,并构成了交通工程学的交通流基本理论。利用上海快速路系统埋设线圈采集的交通流数据,深入研究南北、内环、延安等三座高架快速路的交通流特征,分析“流量-密度-速度”之间的变化关系,确定评价快速路交通运行状况的量化指标,并进一步标定出快速路交通流非饱和以及过饱和2种状态的道路车流分配模型的路阻函数。     

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。     

不同快速路出口设计通行能力条件下辅路信号控制策略研究

基于元胞传输模型描述快速路出口和辅路的交通流运行,建立了包括交通流模拟模块、虚拟信号机模块和数据交换中心模块等在内的快速路出口辅路信号控制仿真系统。以北京市三环快速路蓟门桥东出口辅路信号控制系统为背景,在出口段存在通行能力瓶颈和不存在通行能力瓶颈两种实验条件下,分析了有无辅路信号控制和不同周期控制策略对系统延误和快速路出口延误的影响。得出辅路信号控制周期存在临界周期;辅路调节率控制相对基于周期的控制方式将产生更小的延误;在辅路出口不存在设计瓶颈时设置辅路信号控制的有效性大大降低等结论。     

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...     

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.