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交通流密度是衡量道路服务水平的指标之一. 当交通流中车辆长度和速度变化较大时,占有率则可以更好地反映交通流密度状况. 占有率的测定能够考虑到车辆的长度和速度变化,但是其值受到测量区域长度的影响,并且在混合交通情况下测量值缺乏准确性. 对于没有车道行驶规则的混合交通流,应当以整条路段为单位进行交通流分析. 因此本文提出了“区域占有率”的概念,且利用仿真技术验证其有效性. 对混合交通流条件下的占有率和区域占有率进行比较分析,区域占有率可以更合理地描述混合交通流的密度. 同时,得出混合交通条件下的区域占有率和交通流速度关系,证明了混合交通流条件下区域占有率提出的合理性和准确性.     

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针对城市道路路段上车流的流量和密度之间的特性，对道路元胞自动机交通流模型进行了改进，使CA模型能够较好模拟城市道路交通流。提出了网格动态调整算法，该算法根据模型模拟的路段流量和密度计算车辆平均通行距离，并以此距离动态调整CA模型的格子长度，按照城市道路路段上车辆速度的统计分布规律，以路段的车流速度密度模型输出作为下步模拟的平均车速，通过车辆速度的分布范围确定车辆加速减速的概率，对模型车速进行更新。选择500米长的城市主干道上的一条车道，利用本文改进的CA模型进行模拟，模拟结果表明:该模型在车速为30-65公里/小时范围内，能较好模拟城市道路上车流的运行特性。改进后的CA模型，适用于对城市道路上中速车流运行状况的模拟。     

车联网环境下CACC车辆通信概率分析模型

汽车协同式自适应巡航控制(CACC)系统成功应用的前提和关键,是要保证道路上的CACC车辆能与一定距离范围内的其他车辆进行互联通信.本文依据元胞自动机的基本思想,将道路离散成均匀一致的格子单元系统,并基于交通流理论和概率论,构建了车—车通信概率与CACC车辆市场占有率、交通流密度(或占有率)、速度、车头时距,以及DSRC有效作用距离之间的数学关系模型.通过大量的数值模拟实验和美国加州I880高速公路交通流数据对模型进行分析测试,表明该模型可分析不同交通流状态下道路上不同CACC车辆市场占有率,DSRC有效作用距离时的车—车通信概率.本文的研究成果对于未来促进CACC车辆的推广应用具有重要意义.     

考虑双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型

允许车辆借反向车道超车的双向交通道路是城市路网的重要组成部分.本文考虑了双向交通道路的车辆行驶规则,研究了无信号控制交叉口的车辆优先通行权分配规则,构建了一个双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型,研究了城市路网交通流的动态特性.研究结果表明,临界密度随着路网规模的增加而下降,路网交通密度的增加会加速拥堵闭环的形成,换道概率的增加会降低路网车速和缩短局部死锁现象形成的时间,单位时间换道车辆数与换道概率及交通密度之间存在着密切的关系.     

城市道路车辆分类及折算系数研究

城市道路上交通构成复杂,对交通流进行研究时希望能够有一个统一的标准来计量道路上行驶的车辆。车辆折算系数是指将混合车流中的各种车型转化成标准车的当量值,是道路规划与设计中的重要指标之一。由于该系数在不同地点和时间的交通流状况下不尽相同,就需要一种调查简单而结果又合理的计算方法。从定义各类型车辆所占用的动态空间瞬时车道占有率入手,提出了以车辆瞬时占用车道长度与速度的比值为参数,基于模糊动态聚类对车辆进行分类的方法。并利用该方法对城市主干路上的交通调查数据进行了计算,将车辆进行合理的分类,并根据最佳分类的聚类中心值给出了城市道路上的车辆折算系数,最后分析了城市道路上各种车辆折算系数的特点。     

基于社会力模型的无车道划分异质交通流研究

考虑当前针对无车道划分时的交通流特性研究较少,而且没有考虑车辆类型的异质性,因此本文基于社会力模型提出了一个无车道划分异质交通流模型.利用仿真软件Matlab搭建仿真平台,分析所建立模型的特性,以及道路条件、大车比例对交通流的影响.结果表明,本文所建立的交通流模型能有效地模拟无车道划分情况下的异质交通流特征.在无车道划分时,道路通行能力和平均速度会随着道路宽度减小而减小,当道路宽度小于7m时,通行能力会急剧下降.当交通流密度比较低时,增加大车比例对道路通行能力和平均速度影响很小;当交通流密度比较高时,大车比例的增加会降低道路通行能力,但交通流会变得更加稳定.     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

智能网联环境下多车道异质交通流建模与仿真

为探究智能网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle, CAV)与人工驾驶车辆 (Human Driving Vehicle, HDV)混合行驶的多车道异质交通流运行特征,本文剖析了异质交通流中不同类型车辆的跟驰模式,提出不同类型车辆双车道及多车道换道模型,进而构建了多车道异质交通流仿真模型,并分析了不同CAV混入率下的道路通行能力及换道行为特征。研究结果表明,随着CAV渗透率的提高,单车道通行能力由1678 pcu·h-1提升至4200 pcu·h-1,交通流临界密 度由25 pcu·km-1增长至35 pcu·km-1 ,同一渗透率下不同车道数的道路通行能力及临界密度值呈现显著差异性。异质交通流换道行为呈现三阶段特征：在低密度下,不同类型车辆均可自由行驶及换道;密度在20~100 pcu·km-1 时,车辆换道频率呈“上凸”状,CAV渗透率越高,HDV凸形峰值越大,而CAV峰值较低;在高密度下,受可换道空间的约束,不同类型车辆均无法完成换道。此外,进一步讨论了不同CAV渗透率及密度条件下的异质交通流仿真效益,包括交通量提升及秩序改善特征等。研究成果有助于理解智能网联环境下多车道异质交通流运行状况,为未来异质交通流管理提供理论参考。     

斜交丁字路口设置汇入待行车道分析

针对斜交丁字路口存在的安全隐患问题,提出为斜交次路车流设置车辆待行车道,使支路车流可以分两个阶段通过交叉口。以一级公路为例,运用概率论和排队论计算不同交通量范围下待行车道设置长度,给出通行能力计算方法。在不同交通量情况下,比较普通让行、信号灯及设置车辆待行车道3种交叉口控制方式延误。     

基于仿真的城市道路交叉口最小安全间距研究

采用仿真的方法,研究了不同环境和交通流状态下,车辆驶出交叉口后在路段上的速度和车辆之间交互状态的变化规律.根据车队离散理论和交通冲突理论,以断面车辆速度标准差SD和交通冲突数量作为判断交通安全性的指标,通过判断车辆驶出交叉口后的运行状态,寻求车辆达到稳定状态时所需的距离,并以此距离作为道路交叉口之间的最小安全间距;最后建立了交叉口最小安全间距与各影响因素之间的函数关系.     

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本文旨在研究期望速度对速度—密度曲线的影响.通过引入期望速度建立了新的博弈表和相应的交通流中观模型,利用VBA和Matlab混合编程技术开发了相应的计算程序.对于一个期望速度类情况,分析了期望速度相同时不同的道路条件对应的速度—密度曲线,以及相同道路条件下,不同期望速度对应的速度—密度曲线.对于多个期望速度类的情况,研究了多个期望速度的变异系数对车流平均速度的影响,以及慢车比例对车流平均速度的影响.得出结论,驾驶员的期望速度差异是影响车流平均速度的主要因素之一.当密度较小时,交通流处于个体流模式,此时交通流平均速度主要由期望速度差异决定;当密度较大时,交通流处于集体流模式,此时交通流平均速度主要由密度决定.     

城市无信号控制T型交叉口通行能力计算方法

以当量人群描述非机动车和行人对机动车通行的共同影响,对城市无信号控制T型交叉口的交通流运行优先等级进行重新划分,共划分为5 级.将主路直行车流和横穿支路的当量人群流作为独立优先流,应用间隙接受理论,研究了各次级交通流的可能通行能力计算方法.考虑高等级次级交通流及横穿主路的当量人群流的影响,采用概率论方法研究了各次级交通流的可能通行能力修正系数,从而得到各次级交通流的实际通行能力计算模型,进而得到整个无信号控制T型交叉口的通行能力计算方法.结果表明,以当量人群描述非机动车和行人对机动车通行的共同影响计算过程简单,符合我国城市道路交叉口非机动车和行人多的实际情况.     

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超车是交通流中不可避免的现象,超车和追尾,一个是正常行驶,一个是交通事故,但他们具有一个共同的原因,即都是由速度差引起的“占位冲突”。本文利用微观交通流仿真软件VISSIM,通过交通流仿真试验,研究在给定路段上车辆“占位冲突”与速度标准差的关系,论文还分析了交通流量对“占位冲突”的影响。仿真结果表明“占位冲突”与交通流速度标准差成正比关系;与交通流量成二次函数关系;最后根据以上研究提出单位时间和单位里程的占位冲突次数模型,该模型可以用来估算道路上的交通冲突问题,为评价道路安全提供一定的依据。     

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介绍了摩托车交通的车辆单车人均能源消耗大、环境污染严重,在城市客运交 通结构中有通行权力不明确、动态占用空间大、服务的时空范围不独立、安全性差、事故死亡率高及出行费用高等缺点,指出在城市交通中其出行特性较差.根据实例从时间延误、能源消耗、环境污染等几个方面分析了摩托车交通对其他机动车交通的影响,指出在城市中应该限制摩托车交通的发展.     

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为解决移动交通流检测技术中无法合理确定出探测车样本比例的问题，提出了既满足交通流参数估计需求又达到一定路网覆盖率的探测车样本比例综合模型，该模型包括定位误差、探测车数据上传间隔、数据分析时长、路段交通流特性、路段长度、道路类型等多个影响因子，论证了在探测车数据无误差情况下路段平均速度估计时探测车占交通流的比例与其他因子之间的相互关系，VISSIM仿真数据表明利用该模型确定的探测车样本数据可有效实现路段平均速度估计。     

公路线形设计与运行速度及交通安全的关系分析

通过论述山区道路线形设计与运行速度及交通安全的关系,分别从平面因素、断面因素、线形组合等几个方面分析线形设计与运行速度的关系.运行速度能够实时反映驾驶员生理和心理的变化,这是综合驾驶人、车辆、道路状况等信息之后表征出的车辆状态.     

基于边界速度的城市路网承载力估计方法

为了估计路网瞬时所能承载的车辆数,首先建立在途车辆数与路网均速的关系,推算路网运行的边界速度;其次,提出路网中车辆速度分布的概率模型,并建立车速分布参数随路网均速变化的动态模型;进而,将边界速度代入动态模型获得对应的车速分布参数,恢复对应的车辆速度分布;将车速分布与交通流速度—密度曲线进行匹配,获得不同密度条件下车辆数所占比例;待求车辆总数乘以密度分布得到不同密度下的车辆数,不同密度下车头间距之和等于车道加权的公路总里程,解方程得到车辆总数。以北京市为例,用来自1.2 万辆私人小汽车的浮动车数据分别估算了北京市中心城区1 368km2范围内快速路、主干路、次支路三个等级路网的承载力。结果显示,该方法计算效率高、操作性强,适用于大规模路网测算,在交通运行仿真、分析及控制领域具有广泛的应用前景。     

基于畅通可靠度和拥堵分析的公路隧道改扩建决策方法研究

公路隧道作为公路网络中的重要节点,对于改善公路网络结构、提高公路运输服务水平发挥着重要作用,但也往往是交通拥堵频发的重要地点,成为公路网络的瓶颈。为改变目前公路隧道改扩建中缺乏系统性和整体性而导致的越改越堵、越堵越改的恶性循环的现状,提出畅通可靠度的概念,分析发生经常性交通拥堵时公路隧道区域的通行能力及其上下游区域的交通流参数（交通量、速度、占有率）特性,并对测试路网中公路隧道由四车道改为六车道对公路网络交通负荷的影响及改建的可行性进行分析验证．可为公路隧道改扩建提供参考。     

基于高速公路流水数据的通勤车辆特征研究

随着居民利用高速公路进行通勤出行车辆的增加,高速公路缓行和交通拥堵等问题时有发生,特别是在重大节假日期间.目前,解决上述交通问题的主要方法是交通需求管理措施,而实现有针对性的交通需求管理需要对高速公路收费流水数据进行精确的挖掘分析,掌握车辆在高速公路上的运行状态与时空分布特征.本文基于高速公路收费流水数据,借助 K-means++聚类方法识别使用高速公路日常通勤的车辆,进一步分析通勤车辆的出行时空分布特征.从通勤出行的角度,挖掘城市通勤快速出行廊道分布,研究高速公路网与城市道路网络的关系,对提高交通系统效率和缓解交通问题具有重要的意义.     

基于高速公路流水数据的通勤车辆特征研究

随着居民利用高速公路进行通勤出行车辆的增加，高速公路缓行和交通拥堵等问题时有发生，特别是在重大节假日期间.目前，解决上述交通问题的主要方法是交通需求管理措施，而实现有针对性的交通需求管理需要对高速公路收费流水数据进行精确的挖掘分析，掌握车辆在高速公路上的运行状态与时空分布特征.本文基于高速公路收费流水数据，借助 K-means++聚类方法识别使用高速公路日常通勤的车辆，进一步分析通勤车辆的出行时空分布特征.从通勤出行的角度，挖掘城市通勤快速出行廊道分布，研究高速公路网与城市道路网络的关系，对提高交通系统效率和缓解交通问题具有重要的意义.