高速公路入口匝道汇合控制研究

匝道控制是一种抑制交通需求、解决高速公路交通拥挤的有效手段.入口匝道汇合控制是一种以安全为目标的微观控制方法.本文详细介绍了汇合控制的控制流程,并与传统的匝道信号调节控制做了比较.当交通量较大时,为提高主线车流的运行效率、确保匝道车辆安全、快速地汇入主线,有必要对入口匝道实行汇合控制.根据间隙--接受理论,匝道汇入量由主线最外侧车道的车流间隙数量决定.建立了入口匝道移位负指数分布通行能力模型,并对模型进行了拟合验证.     

快速路匝道与主线合流区交通参数关系模型

为了研究快速路匝道与其主线合流区的交通流特征关系,选用南京长江大桥入口作为数据 采集点,观测其汇入路段的交通流,并对交通流速度、密度等宏观参数和换道次数、可接受间隙等微观特征变量进行了相关性分析。研究发现,速度、密度、换道次数和可接受间隙之间存在非 线性相关性。基于此,构建了主线车道车速与密度、换道次数和可接受间隙之间的非线性关系模型。快速路匝道与主线合流区是快速路的主要瓶颈路段,结合宏观交通参数模型和微观间隙接受模型,阐述了快速路主线和匝道汇入车流的交通参数数学关系。实测数据拟合结果表明,该模型能够准确描述匝道与主线合流区的交通流特性。     

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首先阐述了城市快速路进行交通控制研究的迫切性，进而根据快速路各密度区的交通特点，结合宏观、动态、确定性交通流模型，提出了一种中低密度区采用可变限速控制、中高密度区采用可变限速结合入口匝道控制的交通流控制策略。依据此方案，分别设计了可变限速控制器和入口匝道控制器，前者用于调节车辆速度以确保车流稳定，后者仅用于中高密度区以维持主线车流密度。最后，对系统进行仿真并作了相应分析。     

高速公路入口匝道通行能力模型研究

运用间隙接受理论分析了匝道车辆在高速公路合流区汇入主路的运行状态。基于主路车流车头时距服从移位负指数分布，建立了高速公路入口匝道合流区的通行能力模型。模型表明它是主路交通量、匝道交通量、匝道车辆临界间隙、随车时距及加速车道长度的函数。     

基于ALINEA算法的城市快速路匝道控制方法

为解决传统的ALINEA(asservissement linéaire d'entrée autoroutière)匝道控制算法未考虑城市快速路入口匝道排队溢出,造成关联交叉口交通拥堵等问题,在经典的ALINEA匝道控制算法的基础上,提出了一种新的基于主干道车流量预测的城市快速路入口匝道控制方法.该方法采用遗传算法优化的小波神经网络来预测城市快速路交通流量;引入主干道车流可插入间隙和匝道排队分级控制原则,实现了对城市快速路入口匝道控制率的动态调节.通过微观仿真实验比较两种算法的控制效果.结果表明:与传统的ALINEA匝道控制算法相比,新的控制方法不仅能够有效保证主线交通通行能力,同时还使匝道平均旅行时间减少了24.8%.     

基于模型预测的城市快速路匝道流量协调控制

为保证城市快速路处于最大通行能力状态,提出了城市快速路交通流量的一种非线性模型预测方法,在此基础上,对快速路各入口匝道流量进行协调控制.以城市快速路某一拥挤路段为例进行了仿真研究,结果表明,该方法不仅能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定,而且匝道调节率平稳,同时该控制方法能保证各入口匝道交通需求的公平性.     

高速公路入口匝道通行能力研究

概述
　　匝道运行特征
　　匝道是连接两条道路的一段道路，通常由3部分组成：1）匝道与高速公路连接处（也称匝道-主线连接处）；2）匝道车行道；3）匝道与相连道路的连接处。匝道的三个组成部分，其运行特征也各不相同。匝道车行道中车流运行环境比较简单，运行状态也相对稳定；匝道-主线连接处车辆需要高速汇入或分离，且汇入或分离车辆将对主线中的“直通”交通造成干扰；匝道与相连道路的连接处，其车辆希望在保证交通安全的前提下，顺利汇入该连接处。相比之下，匝道-主线连接处的运行特征最为复杂，要求也高，因此，本文将该处的运行特征作为分析重点。     

高速公路入口匝道的模糊逻辑控制及辅助方案设计

为保证高速公路主线安全、畅通与舒适运行,减少对相连道路的影响,构造了匝道逻辑模糊控制器,提出了三种入口匝道辅助设计方案。结合工程实际,选择了上游车流密度、下游车流密度和入口处等待车辆的总长度作为模糊控制器的输入量,入口匝道的调节率为输出量。计算结果表明,随着入口匝道车辆数量的增加,高速公路主线下游的车速将明显下降,根据主线上、下游车流密度及匝道车辆的数量变化,计算出不同的匝道调节率,通过对高速公路入口匝道的调节率进行实时调节,可控制匝道上车辆的进入,入口匝道辅助方案的实施可缓解与高速公路相连道路的拥堵,对改善高速公路运行安全和效率具有重要的作用。     

高等级公路可接受间隙控制系统分析与构模

本文针对我国机动车辆构成的实际情况，科析高等级公路立交地段车流特性、可接受间隙控制系统组成和动作情况，并对系统进行了抽象简化，构造了控制系统分析模型。利用该模型，能够得出高等级公路上不同交通需求条件下控制系统的运行状况。模型适用性强，不但适用具有合流匝道入口控制，而且能用于单入口匝道控制系统分析，文中提出的系统评价指标反映实际，给出的分析示例说明了系统的有效性、正确性和通用性。     

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考虑城市快速路入口匝道加速车道上驾驶员行为变化特征,以间隙接受理论为基础,建立了可变临界间隙条件下的入口匝道通行能力模型. 当驾驶员在加速车道上向前行驶寻找汇入机会时,距离加速车道末端越近,其试图汇入主线的意向越强烈,所选择的临界间隙也会越小. 因此,驾驶员所选择的可接受临界间隙随着其在加速车道上行驶距离的增加而减小,从而会导致在加速车道不同位置的理论通行能力发生变化. 最后,通过数值算例分析可变临界间隙下入口匝道通行能力与固定条件下的差异. 结果表明：在考虑驾驶员汇入行为变化导致临界间隙减小条件下,入口匝道理论通行能力大于以往固定临界间隙条件下的通行能力,并且,在主路流量较大时这种差异更加明显.     

基于复合分布的高架道路匝道入口处延误计算

分析了高架道路车流，入口匝道车流及其所构成的系统。指出复合分布是适合高架车流分布的一个理想模型，匝道上车辆插入架车流的过程形成一个排队系统。当匝 到达车流服从Ｐｏｓｓｉｏｎ分布时，利用排队论建立了车流具有复合分布的高架道路的匝道入口处交通延计算公式，并推出具体表达式。     

互通式立交入口拥堵区的控制设计研究

互通式立交入口区是影响立交整体运行可靠性的关键点段.为了减轻入口合流区的拥挤,提高互通式立交的整体可靠性,提高车辆行驶的安全性,在交通需求增大到一定程度时,要采用一些交通控制设计.根据互通式立交匝道入口区域的特点,对高/快速路网可靠性作用较大的互通立交匝道和主线的控制设计进行了研究,分析了入口合流区的几何和交通特性,对匝道和主线分别提出了不同控制设计,即匝道入口控制设计和主线车道运行约束设计.     

快速路单双汇入匝道主线交通流运行分析

文章研究快速路单双平行式汇入匝道对快速路主线交通流运行状态的影响。借助微观交通仿真软件VISSIM,对不同交通需求情况下两种匝道形式的快速路汇入部分进行仿真,通过采集主线交通流的车速、延误、流量等数据,分析得出当主线和汇入流量的流量/通行能力比率(v/c)小于0.7时,单双平行式汇入匝道对主线交通流的运行状态的影响差别不大,且主线仍能保持较高的速度运行,此时选择匝道形式更多应考虑土地空间、建设成本等因素;当主线和汇入流量的v/c超过0.7时,单双平行式汇入匝道主线交通流车速波动呈现截然相反的情况,此时根据交通需求选择匝道形式对提高快速路运行效率有更重要的意义;当交通流趋于饱和流时,单双平行式汇入匝道在主线运行状态上差别不大。对主线三车道交通流车速—流量分析得出,双车道平行式汇入匝道,主线交通流呈现明显的自由流和拥堵流两级分化的局面,单车道平行式汇入匝道,主线交通流各状态过渡平缓。     

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利用理论推导和系统仿真等方法分析了有关城市快速路交通控制的一些基本问题，包括入口匝道车流控制，出口匝道排队控制，快速路交通优先等．分析结果表明：(i)入口匝道控制虽然增加了入口排队延误，但是对整个快速路系统来说，可以提高系统的效率．(ii)入口匝道控制对普通道路既有正面影响，也有负面影响，合适的入口匝道控制策略甚至能同时对快速路和普通道路系统有益．(iii)在出口匝道相连的信号交叉口采用考虑出口排队的感应控制算法，可有效避免出口匝道排队阻塞快速路的现象，虽可能对普通道路有些负面影响，但是对整个交通网络有益．     

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本文基于对城市快速路入口匝道控制问题的分析，用微观交通仿真软件PARAMICS建立入口匝道控制仿真模型，对三种入口匝道控制算法（ALINEA，NEW-CONTROL和MIXED-CONTROL）进行仿真对比研究。结果表明三种算法都能一定程度上改善快速路的交通拥挤。同时给出三种算法的差异性描述，从交通流特征和算法特点分析产生差异的原因。最后指出MIXED-CONTROL在优化主线交通流的同时减少了入口匝道的车辆排队长度，其在高需求时的总体性能优于其它两种算法，是比较适合于实际应用的匝道感应控制算法。     

城市快速路匝道合流区汇入车辆折算系数研究

讨论了城市快速路匝道合流区汇入车辆的车辆折算系数(PCE)计算的理论和方法。基于上海市快速路实测数据,从匝道车辆汇入主线的过程分析出发,考虑各类车型车身长度、车辆性能和主线外侧车道车头时距分布等因素对车辆汇入主线的影响,根据间隙接受理论和不同主线流量下各类车型的匝道汇入能力,建立了匝道合流区汇入车辆折算系数模型,并给出了在充分加速汇入和停车汇入两种汇入模式下PCE的建议值。研究表明:PCE值与汇入模式和主线外侧车道流量有很大关系,其与主线外侧车道流量呈正相关性,在同等主线外侧车道流量下,充分加速模式较停车汇入模式的PCE值小;在计算匝道合流区通行能力时不应对汇入车辆的PCE简单的取一定值。     

城市快速路匝道最小间距模型

匝道间距是路线设计中的重要内容,对交通流有决定性的影响。根据城市快速匝道的特点,应用驾驶员行为理论,模拟了驾驶员城市快速匝道上的驾驶行为。认为匝道间距是影响城市快速路主线运行状况的关键因素。为了合理确定匝道最小间距,必须确定匝道组合模式和计算匝道加减速车道长度,并计算出车流从匝道汇入主线后,由于车流变道而形成交织车流长度。由此建立了不同匝道组合模式下的匝道最小间距模型。应用实例表明。当匝道间距不能满足最小间距时,车速降低,服务水平下降。     

基于车车通信的快速路入口匝道车速控制研究

为研究车车通信技术条件下车辆通过合流影响区时的运行情况,缓解快速路交通压力,提出车车通信环境下入口匝道车辆速度控制模型。首先,分析合流影响区车辆汇合存在的问题;然后,结合合流影响区车辆行驶速度需求,确定入口匝道车辆在加速车道上可汇合位置;接着,根据入口匝道车辆和主路最外侧车道车辆分别到达合流影响区汇合点的时间,建立入口匝道车辆汇入的车速控制模型;最后,对传统环境下和车车通信环境下车辆驶过合流影响区进行仿真。结果表明,在给定的仿真时间段,车车通信环境下,主路和匝道交通量分别为1 000veh/h和400veh/h时,合流影响区的交通量提高了19.5%,入口匝道车辆的平均行驶时间节约了26.9%、平均行驶速度提高了19.7%;主路交通量为1 800veh/h、匝道交通量为800veh/h时,传统环境下合流区车辆出现排队现象,车车通信环境下无排队现象。     

匝道控制对道路通行能力的影响

通过建立可接受间隙和交通需求——通行能力控制模型,得出匝道交通量与匝道连接点上游干道交通量在各级服务水平上的对应关系,并讨论了匝道入口控制,对匝道连接点最大服务交通量的影响。     

基于人工神经网络的快速路入口匝道流量预测

已有快速路入口匝道控制手段是以定时控制方法为主,虽然存在动态调整等方法,但缺乏预测机制,这主要是由于车流的动态性和随机性而难以进行定量分析,引入人工神经网络可对车流进行动态预测。分析了影响主线交通量的与匝道相关的因素,并在此基础上建立了神经网络预测模型,通过上海典型匝道（延安路-江苏路）一组实测数据对网络进行训练和预测,得到了满意的效果。