雨天环境下高速公路可变限速控制方法研究

降雨对高速公路交通安全和通行效率具有一定的负面影响.运用可变限速控制技术,根据高速公路实时交通流状态和降雨强度,对各路段限速值进行动态优化和调整,减小降雨带来的不利影响.阐述了雨天可变限速控制系统的总体方案,分析了降雨对能见度和路面摩擦系数的影响,建立了雨天环境下高速公路安全车速计算模型;在宏观动态交通流模型METANET基础上,提出了适用于雨天可变限速控制条件的改进模型,并以控制周期内所有车辆总行驶里程最大为目标,建立了雨天可变限速控制优化模型.利用Matlab软件仿真实验,结果表明,与固定限速方式相比,本文建立的可变限速控制方法可提高雨天环境下高速公路车辆运行速度,并降低各路段车速差,保障雨天环境下高速公路安全高效运行.     

浓雾下高速公路可变限速控制方法

为解决浓雾时高速公路行车交通安全问题,并改变原有的固定限速措施,提出以安全允许速度为基准的可变限速控制方法。以道路交通安全法对浓雾下车速的规定为基准,考虑交通法里并未提及道路线形条件、路面状况等因素对限速值进行计算,并采用监测器数据近似代替个体车辆数据进行数据优化,得到浓雾行车安全车速及安全行车间距取值。基于此限速信息对动态可变限速信息牌的设置提供依据,进一步确定可变限速控制流程。VISSIM仿真试验结果表明：与固定限速控制相比,实施可变限速控制路段的最低平均车速提高了12.16%,平均速度最大差值降低了26.37%。表明浓雾下高速公路可变限速控制方法相比传统固定限速手段能有效地在保障出行安全的同时提高出行效率。     

高速公路可变限速控制技术研究

结合我国高速公路和城市快速路的特点，运用交通流理论对拥挤产生的原因进行分析，提出相应的可变限速控制策略、模型及算法，并进行有效性评价。最后。提出关于可变限速控制应用的一些建议和今后的研究方向。     

考虑高速公路运行风险的雨天可变限速方法

为保证雨天环境下高速公路行驶安全,降低道路整体运行风险,结合雨天风险特征,开展考虑运行风险的雨天可变限速研究。首先应用随机森林模型,标定雨天环境下高速公路动静态风险因素的特征重要度,并结合熵值理论,建立高速公路风险模型、计算风险系数、划分风险等级;之后,以空域自适应算法中可变限速推演变化规律为基础,考虑大、小型车的行驶特征,结合预期风险、雨天停车视距、水膜厚度等因素,优化可变限速模型,细化大、小型车辆的初始控制值,进而提出不同降雨强度、不同能见度下的可变限速推荐值;在此基础上,利用驾驶模拟实景仿真系统、心理生理检测设备、微观交通流仿真软件,开展可变限速系统控制值合理性及驾驶人行车适应性与交通流运行状态的实证分析。研究结果表明：随着能见度降低和降雨量增大,在可变限速控制下,驾驶人呈现出交感神经兴奋性减弱、副交感神经兴奋性增强、心理紧张度降低的状态,其平均心率、心率变异性高频值、心率变异性低频值、心率变异性差异值分别由74.13、0.121、0.643、2.37变为78.23、0.192、0.567、2.01,驾驶人对限速方案的适应性良好;同时,可变限速可保证道路整体通行效率,不会造成交通流风险震动,在小型车、大型车限速分别为80、60 km·h^-1和小型车限速60 km·h^-1、大型车禁止驶入场景下,碰撞时间均值、中值大于未限速场景,各车道的行车安全性均能得到保障;提出的雨天可变限速控制方法合理,且具有一定工程适应性,能为异常天气高速公路宏观车流主动防控提供理论支撑。     

基于多元因素的高速公路可变限速值计算方法研究

分析了高速公路限速的影响因素,总结了国内外高速公路限速值计算方法,在此基础上建立基于多元因素的高速公路可变限速值计算模型。该模型综合考虑交通量、道路线形、能见度,路面摩擦系数等因素,克服了静态限速存在的不足。     

消除高速公路运动波的可变限速控制方法

运动波是高速公路一种常见的交通拥堵,可通过可变限速控制有效消除。近年来,研究中提出了大量消除高速公路运动波的可变限速控制方法,却鲜有方法成功落地应用。可变限速控制方法的成功应用需满足3个基本条件,即模型预测的准确性,优化求解的实时性,以及控制方案的安全性,而当前研究中的方法难以同时满足上述基本条件。因此,为提高高速公路交通效率,保障高速公路交通安全,提出了消除高速公路运动波的可变限速优化控制方法。构建了模拟运动波传播的离散一阶交通流模型,解析了可变限速控制对交通效率及安全的影响机理,建立了提升交通效率、保障交通安全的可变限速优化控制方法。利用数值仿真模拟,测试了轻微拥堵与严重拥堵2种不同场景下限速控制方法的控制效果,评估了控制方法在提升交通效率和安全方面的表现,对比了所提方法与文献经典方法在控制效果上的优劣。结果表明：可变限速优化控制方法在2种场景下降低总行程时间分别为10.1%和10.6%,降低事故风险指标TET分别为72.6%和73.1%,降低事故风险指标TIT分别为92.4%和82.9%。与文献方法相比,在预测模型准确性以及对交通流效率与安全的改善方面均有提升,其中在严重拥堵测试场景下,效果提升更为显著。     

高速公路连续瓶颈混合交通流可变限速与换道协同控制方法

为缓解高速公路连续瓶颈区车辆强制换道造成的通行能力下降的问题,减轻瓶颈之间的相互干扰,提出了面向智能网联车辆（connected and automated vehicles,CAVs）与普通车辆混行情况的高速公路连续瓶颈可变限速与换道协同控制策略。对传统的细胞传输模型（cell transmission model,CTM）进行改进,使其更好地预测考虑了可变限速地混合交通流状态;基于实验模拟,得到了不同交通需求场景下合理的换道控制段长度,通过对瓶颈上游车流进行预先换道提醒,缓解因强制换道引发的通行能力下降现象,进而提高可变限速控制的效果,同时利用可变限速对高交通需求下的流量进行调控,为换道控制段内车辆能够完成预先换道提供保障;构建了连续瓶颈下协同控制框架,并以最小化总行程时间和速度差为目标,优化连续瓶颈的交通运行性能;分析了3种CAVs渗透率对协同控制的影响。结果表明：相比于无控制和可变限速控制,在协同控制下总行程时间分别降低了54.76%和33.05%,总速度差分别减少了86.84%和29.58%。此外,CAVs对协同控制性能和道路运行状况有着积极作用。当CAVs渗透率为0.5时最...     

高速公路可变限速中大车混入因素研究

制定限速是防止超速的一项重要措施。文中介绍了可变限速系统的主要组成部分,工作原理以及应用情况。以京津塘高速公路为例,分析了大车的时间分布规律,对车流速度以及速度差的影响。介绍了基于大车比例的可变限速值确定的流程及限速数值,建立起大车比例与运行速度的关系。可变限速的实时性可以提供给驾驶员更准确的路况信息。     

城市快速路可变限速策略

对城市快速路可变限速控制策略的理论基础进行了研究.在对快速路上的主线车速、进出口匝道车速、分流点合流点车速的特性及速度分布特性进行深入分析的基础上,建立了快速路主线车速-密度动态关系模型,提出考虑出口匝道、不良天气以及道路线形因素下基于安全性的3种主线车速的约束条件.利用积分调节器建立了入口匝道控制模型;提出了基于道路服务流量、行程时间、入口匝道平均等待时间以及行程时间延误4种可变限速的目标函数,利用4种目标函数的线性组合建立了3种系统最优问题,即:低密度状态下路段通行能力最大,行程时间最短;中密度状态下路段通行能力最大,入口匝道平均等待时间最短;以及高密度状态下入口匝道平均等待时间最短,主线车流行程时间延误最短.利用VISSIM仿真模拟手段对可变限速控制模型进行分析,得到可变限速控制策略下与未采取控制策略下的交通流参数结果,验证了可变限速控制策略的有效性.     

山东省高速公路监控系统中主线可变限速值程序设计

高速公路主线速度控制是高速公路监控系统中一个重要的措施和手段,它需要考虑道路、交通和气候等各种因素的影响。本文应用高速公路主线速度控制的基本原理,结合工程项目实例,对山东省高速公路监控系统中主线可变限速标志显示的可变限速值的计算流程进行了介绍,提出了用于程序实现的三个模块,给出了程序流程图,同时对提供相关计算数据的外场设备的对应关系作了简洁、形象的描述,说明了该计算流程的可行性,同时也指出了应改进的方面,为高速公路监控系统的完善进行了实践尝试。     

交通事故导致的高速公路拥堵状态判别方法

为量化分析不同交通事故条件下的高速公路路段拥堵情况,研究路段偶发性拥堵规律,本文构建了1个基于行程时间可靠性指标的高速公路路段拥堵判别方法。建立基于美国《公路通行能力手册》中行程时间可靠性分析方法的路段行程时间可靠性模型,并采用西南某高速公路路段实际数据校准模型。利用蒙特卡洛模拟方法生成交通事故场景,将交通事故解构为交通事故发生位置、交通事故严重程度、交通事故持续时间、交通事故发生频率4个特征,并以行程时间指数为路段拥堵量化指标,研究不同交通事故特征水平下的高速公路路段拥堵规律,并判别路段拥堵程度。研究结果表明：美国《公路通行能力手册》的行程时间可靠性分析方法具有可移植性,校准后可应用于国内高速公路路段;交通量接近饱和时,交通事故发生在出口匝道段的拥堵程度高于基本路段与入口匝道段,单车道关闭场景下的交通事故影响远高于路肩关闭场景下的交通事故;交通量接近自由流状态时,拥堵程度对严重程度不敏感;任何交通量水平下,单车道关闭场景下的交通事故持续时间一旦超过15 min,路段拥堵程度极有可能剧增。本文构建的路段拥堵判别方法,可以在精细化探究偶发性交通事故拥堵规律的同时划分路段拥堵等级,为相关部门的事故管理提供理论支撑。     

可变限速控制下的城市快速路交通流混沌分析

可变限速策略是城市快速路交通系统中重要的管理手段,制定合理限速值需要考虑交通流运行特征与车辆速度特征因素。为更好地研究可变限速控制下的车辆行驶速度特征所引起的混沌现象,通过设定交通流中遵循可变限速值行驶车辆的不同比例 p 这一参数,以北京市三环快速路交通环境为背景,构建多种仿真情景得到速度时空序列,借助 C-C 法获得不同断面的速度序列时间延迟与嵌入维数,重构时间序列相空间,利用小数据量法获得最大 Lyapunov 指数即λmax ,以判断混沌特征,并在相同流量下进行对比,分析发现,没有实施可变限速策略时,断面速度序列λmax为正;实施可变限速策略时,可变限速标识下游200 m 位置速度时间序列λmax 为正,并且λmax 与 p 存在二次回归关系,当 p =76.8%时,速度序列λmax 趋于0。以 p 为关键参数的分析结果可为制定可变限速值以及策略实施提供参考。     

高速公路危化品事件处置持续时间预测模型

为准确预估危化品事件影响的时间、支撑高速公路危化品运输应急处置,基于危化品运输事故历史数据,构建高速公路危化品事件处置持续时间的预测模型.首先在事故特征分析的基础上,初步选取影响因子;利用Spearman秩相关系数对各因子进行相关性检验,确定危化品特性、危化品泄漏量及所需要驳货车的数量作为模型的输入变量;基于TSK型模糊推理系统,采用ANFIS方法建模;最后采用实例对模型进行验证并作误差分析.结果表明,模型预测结果与实测值吻合良好,且输入参数数目控制在合理范围内,能够为危化品事件救援提供必要的参考.     

降雪条件下城市快速路交通流特性研究

以北京市交通流固定检测器数据为基础,对比分析了正常天气条件和降雪条件下北京市快速路交通流特性的差异,定量描述了降雪对北京市快速路流量和平均运行速度的影响。研究表明,大雪条件下,快速路流量约下降约39%,速度降低10～20km/h,来车时距普遍增加2～4s,饱和流率下降约25%。在此基础上,给出了北京市不同降雪强度下快速路的流量和当量流量水平下平均速度的折减系数。     

左进地下快速路合流区交通流特征研究

分析左进快速路合流区交通流特征,对于城市交通有效管理有着重要的意义.在实测数据基础上,对比了左进与右进快速路合流区的交通流基本图,分析了两者在通行能力、临界占有率、自由流车速等方面的差异.采用车速标准差作为指标分析两者的车速离散性,对比了车道利用情况.结果表明,左进快速路合流区的通行能力、临界占有率分别为5 250 veh/h,0.18,明显低于右进快速路合流区的值6 210 veh/h,0.27;在不同占有率下,左进快速路合流区车速离散程度高于右进快速路合流区,当占有率达到0.18时,车速标准差值增大至11.47,即行车安全性显著降低;在车道利用情况上,左进快速路合流区中间车道利用率的增加,使匝道车流汇入难度加大.对左进快速路合流区的交通管控应与右进快速路合流区有所区分,合理设置交通控制参数,加强安全管理,提高行车安全.     

城市连续流交通协调控制策略研究

通过对城市交通信号协调控制发展和理论研究现状的论述,指出城市交通拥堵问题可以通过构造城市连续流交通以保证车流顺畅、快速、大量地通过交通拥堵严重区域的交叉口来解决。在协调控制研究和应用的基础上,提出了连续流交通协调控制应用策略和具体实施流程,通过实际案例说明控制策略对解决城市交通问题有着显著的效果。