交叉口可变导向车道与信号配时协同优化模型

通过交叉口可变导向车道的车道功能与信号配时的协同优化,构建优化模型,对交叉口时空资源进行优化配置,以达到交叉口车辆平均延误最小的目标。根据优化模型所得的车道功能分配和信号配时参数进行交通仿真实验,探讨可变导向车道条件下不同信号相位相序方案对交叉口运行效率的影响,并分析不同进口道以及不同流向的车流受到的具体影响。结果表明,协同优化模型能显著降低交叉口的车均延误、提高车流运行效率,并使得在某些交通量条件下使用信号优化无解的问题变为有解;同时发现不同的相位相序方案对设有可变导向车道的进口及其对向进口的左转车流运行有较大的影响,合理的交叉口相位相序设置能够有效地减少交叉口时空资源的损失。     

交叉口动态车道与交通信号协同优化方法

以往动态车道研究倾向于在固定信号配时或预先设定的信号配时方案下进行优化,无法充分利用交叉口的时空资源.本文根据实时交通需求,以交叉口车辆平均延误最小为目标,以信号周期、相位绿灯时间和车道数为约束条件,构建动态车道与交通信号协同优化模型.模型分两部分,第1部分考虑进出口道车道平衡,计算可行的动态车道备选方案,将备选方案的输出参数作为第2部分模型的输入参数;第2部分根据实时交通需求,生成动态车道优化方案和信号优化方案.将本文优化方法与传统信号配时方法进行比较,实验结果表明,本文模型能更好地降低交叉口平均延误,有效提升信号交叉口时空资源利用率.     

交叉口动态车道与交通信号协同优化方法

以往动态车道研究倾向于在固定信号配时或预先设定的信号配时方案下进行优化，无法充分利用交叉口的时空资源.本文根据实时交通需求，以交叉口车辆平均延误最小为目标，以信号周期、相位绿灯时间和车道数为约束条件，构建动态车道与交通信号协同优化模型.模型分两部分，第1部分考虑进出口道车道平衡，计算可行的动态车道备选方案，将备选方案的输出参数作为第2部分模型的输入参数；第2部分根据实时交通需求，生成动态车道优化方案和信号优化方案.将本文优化方法与传统信号配时方法进行比较，实验结果表明，本文模型能更好地降低交叉口平均延误，有效提升信号交叉口时空资源利用率.     

信号交叉口短右车道通行能力概率模型

在交叉口设计中,部分信号交叉口共用车道的进口道部分会拓宽形成短车道,由于短车道长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题.本文考虑了交通流的概率特性,分析了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响,以短右车道为例,建立了基于概率论的短车道通行能力计算模型.然后,建立VISSIM 仿真模型,通过典型算例对本文模型、HCM方法及仿真模型的输出结果进行比较,验证模型的准确性和有效性.进而讨论了直行车辆比重对通行能力的影响,以及短车道长度、机动车流量对短右车道交叉口车辆延误的影响.该模型对于准确计算信号交叉口短右车道通行能力有借鉴意义.     

国标规定平面交叉口规划范围的意义

《城市道路交叉口规划规范》第3.4.2条强制性条文规定:“新建、改建交通工程规划中的平面交叉口规划,必须对交叉口规划范围内规划道路及相交道路的进口道、出口道各组成部分作整体规划.”为了说明该条文对于充分、高效利用交叉口进口道“时空资源”、提高交叉口整体通行效益的意义,从交叉口进口道“时(绿信比)空(车道数量与宽度)资源”转化的基本理念及量化解析两方面入手,详细分析了该条文的基本原理,并利用实例进行定量计算.结果显示,若新建或改建的主要道路进口道不具备增加车道的条件,而相交次要道路进口道具备该条件,则通过增加次要道路进口道车道数,转换各进口道间的“时空资源”,不但能提高其本身的通行能力,还能同时提高主要道路的通行能力.     

双停车线预信号待行区空间优化研究

为进一步提升城市交叉口的交通控制效率,提出在交叉口设置预信号,利用预信号双停车线间的待行区域,对交叉口进口道处的交通流重新组织分配.该方法能提升交叉口进口道的空间资源利用效率,减少车辆延误,基于此,以社会车辆为研究对象,考虑将不同流向的车辆在交叉口处进行分流,将车道分布与待行区长度计算相结合,通过对比不同进口道布设形式下车辆换道产生的无效面积,选择效率最高的预信号停车线布设形式,并根据车辆换道行为,优化待行区长度计算模型.最后,运用Vissim进行仿真验证,通过对比预信号设置前后及预信号停车线优化前后交叉口通过的车辆数、车辆延误、行程时间、停车次数等指标,验证提出的预信号停车线设置方法的有效性.     

信号控制四路环形交叉口多进口协同放行方法

针对传统信号控制四路环形交叉口环内车辆间相互干扰对交叉口延误的影响,本文提出 1种多进口协同放行的信号控制方法.首先,基于元胞传输模型建立能描述信号控制四路环形交叉口车流特征的动力学模型;并在此基础之上,以交叉口延误为优化目标、配时参数为目标变量建立信号优化模型,利用遗传算法进行优化,从而得到信号配时参数;最后,通过实例对模型的适用性进行分析.结果表明：四路环形交叉口进口道左直车道分流渠化后,环道车辆延误明显降低;与单进口轮流放行方式相比,本文提出的多进口协同放行控制方法能有效降低交叉口车辆延误.     

多时段可变导向车道设置与信号优化方法

提出进口道满足设置条件均需设置可变导向车道的假设,设计了一种各控制时段采用不同最优车道功能和信号控制组合方案的方法,使各控制时段交叉口的运行指标达到最优。以西安市友谊东路-文艺北路交叉口为例,采用该方法确定了研究时段的最优组合方案。仿真结果表明:优化方案能提高交叉口通行能力4.8%,降低车均延误10.4%,有效地提高了交叉口的运行效率,验证了该方法的可行性。     

基于逆向可变车道的交叉口公交左转优先方法

针对交叉口出口道时空资源利用不高的问题,以进口道公交左转优先为目标,提出了一种基于现有道路条件下的逆向可变车道及左转公交专用道设置方法从而实现了公交车辆的左转优先。分析了上述两种车道交叉口需满足的实施条件,并对车道进行设计,提出了相应的信号控制方法,最后结合设计案例,利用VISSIM软件对比分析了逆向可变车道设置前后交叉口的运行效果。仿真结果表明:设置后的管理方法能有效地降低本进口左转公交的车均延误及提高其通行量,且不影响交叉口其他方向车辆的正常通行,从而验证了本方法的有效性,为实现公交左转优先和减少出口道资源浪费提供了新的思路与方法。     

基于概率的右转短车道信号控制交叉口延误模型

研究城市道路中常见的右转短车道信号控制交叉口车辆延误模型.该模型考 虑了交通流变化随机性导致的右转短车道交通阻滞问题,改进了现行美国通行能力手册 （HCM 2010）中将短车道视为独立进口车道的计算方法.本文应用概率论方法并结合交叉 口特性,同时考虑了短车道、交通流率和信号配时等因素影响,提出了一种改进的交叉口 延误估计方法.通过使用SimTraffic 微观仿真模型,应用交叉口获得的实测数据对模型进 行参数标定,验证了模型的有效性.研究结果表明,短车道对右转车辆延误有显著影响.尤 其在短车道长度小于2 辆标准车长的情况下,允许红灯右转（Righe-turn-on-red, RTOR）可 以有效缓解过饱和交通流问题并减少交叉口实际延误.     

城市干线短交织区元胞自动机多级换道决策模型

为探索城市干线短交织区交通运行特性,基于高精度车辆轨迹数据,提出细化元胞尺寸与步长的交织区元胞自动机多级换道决策模型.划分上下游、交织影响区等多个分区,独立设置变量与规则进行建模;考虑车辆换道速度差、间距及换道安全风险,建立上下游换道模型,交织影响区多级换道决策模型;对未分区换道模型(I),分区STCA换道模型(II),分区多路合流换道模型(III),本文模型(IV)进行仿真验证.与实测数据相比,本文模型平均车道流量误差仅为 1.64%. 模型 I~IV 在交织影响区的平均速度误差分别为 98.35%、23.77%、16.46%、7.45%,换道次数误差分别为33.34%、97.75%、62.97%、11.85%.结果表明,本文模型能有效模拟短交织区复杂的换道行为及交通流特性.     

考虑多类型通勤者的高占有率车道均衡分析

高占有率车道是鼓励拼车出行,达到缓解交通拥堵,提高交通效率的重要交通管理方案. 本文建立一个基于高占有率车道的交通系统,加入多类型拼车组织时间通勤者和轨道交通通勤方式的影响. 给出系统用户均衡和系统最优对应的数学规划模型,并证明两种状态的存在性. 设计数值算例,进行用户均衡与系统最优比较. 结果显示,交通管理部门可以通过制定管理方案,显著降低低拼车组织时间通勤者的通勤成本. 此外,对高占有率车道长度的分析发现,高占有率车道长度越长,管理方案的效果越明显.     

四车道高速公路部分占用超车道交通控制区交通特性及通行能力研究

针对四车道高速公路部分占用超车道交通控制区开展研究,得到交通控制区各主要区段行车道和超车道上的流量分布曲线,换道方向与换道率曲线,速度分布曲线,标定 Greenshields 模型并据此确定各主要区段的道路通行能力. 研究结果表明：当交通量处于较低水平时,超车道的利用率较低,只有正常水平的20%左右,此时应对车道划分、车道设置及交通控制方式等进行优化调整;较低交通量水平下,交通控制区的平均车速、运行速度等均较高,宜使用运行速度作为限速值的取值依据;施工作业区段的道路通行能力只有正常路段的 89%左右,在保障交通安全的前提下应着力提高瓶颈路段的道路通行能力,并将瓶颈路段的断面通行能力作为是否进行强制分流的依据.     

考虑右转车流的交叉口交通岛比选设计

交通岛设计的关键是确定右转车流在进口道分流区及出口道合流区的交通组织,在此基础上进行方案设计和通行能力评价。目前的设计缺乏对在不同右转流量条件下方案优化和比选时的定量化分析。本文提出右转车流在不同交通组织条件下的四种交通岛设计方案,并采用通行能力模型对进口道分流区及出口道合流区通行能力进行评价,提供不同右转车流需求下的交通岛最佳设计方案。算例结果表明:随着右转车流量的变化,本文提出的四种交通设计方案与右转车流的四个流量区间一一对应,能够满足复杂条件下的城市交通精细化设计需求,解决了目前设计单一化、非定量化的弊端。     

逆向可变车道释放特性及其安全评价

运用统计分析比较了设置逆向可变车道的交叉口与常规交叉口之间的安全风险,结果显示设置逆向可变车道的交叉口预信号红灯违规比例明显提高,并且对向车辆在逆向可变车道内行驶的平均速度降低了15.31%;运用概率统计及视频处理技术分析了设置逆向可变车道的左转车流在交叉口内的释放特性及其空间轨迹特点;采用交通冲突技术(后侵入时间)来确定逆向可变车道的车流与左转专用车道的车流在释放过程中的冲突程度,并与双左转车道进行显著性检验,结果显示设置逆向可变车道会增大交叉口内部左转车流之间的干扰程度. 研究成果有助于提高设置逆向可变车道交叉口的安全性.     

ETC收费车道通行能力探讨

基于交通流理论,结合ETC车道行进车辆最小安全间距的计算结果,提出由限制车速及车辆最小安全距离求解ETC车道最大通行能力的计算方法.并利用Paramics微观交通仿真软件进行了ETC车道通行能力模拟,通过计算及模拟结果的对比分析,验证了该方法的科学性.     

基于元胞自动机的高速公路瓶颈交通演化仿真

为分析高速公路中道路瓶颈造成的堵塞现象,本文改进KKW (Kerner-Klenov-Wolf) 模型, 建立跟驰规则;综合考虑车间距和车速对车辆换道的影响,建立自由换道和强制性换道规则;并对高速公路中不同车流量条件下,道路瓶颈上游的堵塞区域分布、换道行为特征和车道上交通参数的变化情况进行仿真研究。结果表明：在给定的交通量条件下,汇流车道的拥堵区域长度处于动态平衡状态,不会随时间而变化,且道路瓶颈前的汇流行为会导致目标车道上严重的速度下降,汇流车道和目标车道上车辆速度变化趋同;从换道集群特征来看,道路瓶颈前因高交通流量形成的低速汇流车辆倾向于以小集团的方式统一进行换道,造成目标车道上剧烈的交通震荡;瓶颈消失后,交通恢复时间随进口交通流量的上升而线性增长。     

基于元胞自动机的高速公路临时瓶颈交通流仿真

为研究强制换道及冲突点分布对高速公路临时瓶颈交通流的影响,在NS(NaSch)模型和STCA(symmetric two-lane cellular automata)模型的基础上,引入强制换道规则,根据瓶颈口上游驾驶员心理状态的变化,建立高速公路瓶颈交通流模型.在开口边界条件下,针对不同的安全换道概率、强制换道概率、冲突点距离和冲突区间长度参数,模拟得到瓶颈交通流量和换道频率与车辆到达率的关系.仿真结果表明,安全换道行为对系统流量影响小;强制换道行为是降低瓶颈系统最大流量的主要因素,当安全换道概率为0.5时,强制换道概率从0.0增加至0.1,最大流量下降了17%;冲突点距离的增加缓解了交通拥堵程度,当冲突点距离从1 cell增加至4 cell时,临界车辆到达率上升了4%;冲突区间长度对交通事故风险的影响较大,最大强制换道频率随冲突区间长度的增加而增加.      

干道交织区通行能力最大化的合流车道控制

城市干道交织区内大量的车辆交织将严重降低道路的通行能力,本文根据车辆交织行为及各汇入车道交通量的不均衡性,提出了交织区合流车道信号控制方式.采用交织折减系数,建立了车道控制下的交织区实际通行能力计算模型;随后,以交织区内实际通行能力最大为目标函数,交织区内交织比例和相位控制方案为约束条件,提出了合流车道最优信号配时模型;最后以实际数据进行验证,汇入控制的实际通行能力与模型计算结果的误差仅为2.44%,验证了通行能力计算模型的有效性.模型计算结果表明：随着高峰期间汇入交通量的增加,交织区内存在大幅度的通行能力骤减,采用分车道信号控制后,交织区的实际通行能力与实际过车数得到明显提升.