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.     

基于元胞自动机模型的交织区通行能力特性分析

交织区是道路交通系统的典型瓶颈,严重影响道路交通系统的运行效率.应用基于元胞自动机的交织区仿真模型,研究了交织流量比和交织比这2个重要影响因素对交织区通行能力的影响,结果显示出匝道车辆对交织区通行能力的影响明显比入匝道车辆的影响严重.针对不同的主路车道数和交织区长度,利用仿真数据对交织区通行能力折减系数模型进行参数标定,得到较好的拟合效果.      

高速公路交通运行综合分析方法初析

高速公路交通运行综合分析包括基本路段通行能力、匝道与主线连接处通行能力、交织区服务水平等.以沿江通道浦西接线段为工程实例,合理确定其基本路段及匝道的车道规模,并分析其匝道与主线连接处的构造形式,最后对其交织区进行服务水平评价.     

机场集散枢纽立交交织区的设计优化方法

通过对机场集散枢纽立交的交织区进行分析，并利用元胞自动机模型对不同交织区长度下立交交织区的交通流特性进行仿真，得出合理的长度值，可为立交的建设及管理提供参考。     

高速公路加速车道长度设计与车辆汇入模型研究

为了探讨加速车道长度对高速公路主线交通流的影响,利用可接受间隙理论,分析上匝道合流区通行特性和通行能力;基于最小车头时距,研究了加速车道上车辆汇入高速公路主线的概率;以高速公路主线和加速车道的车流量、最小车头时距等参数为基础,优化了高速公路加速车道长度设计方法,获得了入口匝道交通流控制模型.结果表明:运用该方法设计高速公路加速车道长度,控制入口匝道交通流,在高速公路主线车流量不变的情况下,入口匝道车流量比传统方法增加了近1倍.     

高速公路先入后出型匝道最小间距研究

为解决先入后出型匝道间距设置过近引起的交通紊乱和行车安全问题,通过分析交织区车辆运行特性,利用交织区通行能力计算方法对净交织长度进行反算,运用动力学原理对交织车辆必要加减速行程进行分析,构建了先入后出型匝道连接部最小间距计算模型,并标定相应参数及筛选条件。结果表明:匝道组合形式一定时,先入后出型匝道最小间距随着主线设计速度增加呈现非线性增长趋势,其推荐值集中在300~550m之间。     

城市快速路交织区控制策略研究综述

由于快速路交织区及其影响范围内存在大量不同流向车辆的换道行为,导致交织区成为快速路的交通瓶颈。为保障交织区交通高效安全运行,文中在综合分析交织区运行特性和安全特性的基础上,综述交织区匝道、主线等控制策略,建立快速路交织区及影响区域交通运行协同控制框架,考虑车辆行驶行为因素,分别对主线、匝道和交织区的拥堵情况、紊乱程度、排队溢出等交通状态进行识别和预测,建立涵盖匝道控制、可变限速、车道信号、定向车道、标线诱导、实体隔离等方案的协同控制策略,并进行预评估与反馈校正,实现交织区从信息采集、预测控制、策略执行的全链条反馈校正流程;最后提出交织区交通控制面临的挑战和研究方向。     

基于仿真的冰雪条件快速路合流区交通特性研究

文章重点对冰雪条件下快速路合流区交通特性进行研究,基于大量调查数据,利用VISSIM仿真软件,通过控制快速路主线交通量,对快速路在正常条件、积雪条件、冰板条件以及冰膜条件四种情况下的匝道及主线的延误情况、入口匝道的排队长度进行了详细的分析,并建立回归模型。分析结果表明:当主线交通量大于2800veh/h时,冰雪条件对入口匝道的影响急剧增加。因此如果快速路预计的未来小时交通量超过2800veh/h,需要考虑通过适当增加合流区过渡段的长度来减小冰雪条件带来的影响。本研究成果可以为快速路交织区的设计提供参考。     

高速公路车道分配与入口多匝道协同控制方法

为提升多车道高速公路主线合流区通行效率，由于主线合流区各车道交通特征差异，针对多条匝道相互合流再一同汇入主线的情况，分析了主线合流区流量均衡状态、各车道饱和状态和匝道流量对通行效率的影响，提出了多车道高速公路车道分配与入口多匝道协同控制模型，主要通过主线车道控制引导上游主线车辆提前选择合适车道行驶，同时采用入口多匝道控制协调匝道合流区各汇入匝道车辆的驶入，实现主线和匝道的通行效率最大化提升。仿真验证及工程应用结果表明：通过主线车道控制引导上游主线车辆尽量选择内侧车道行驶，尽管会增加内侧车道行驶车辆的车均延误，但明显降低了主线和匝道的整体车均延误，说明主线车道控制与入口多匝道控制相结合对合流区通行效率提升优势明显，且主线合流区各车道流量均衡有助于提升入口匝道汇入效率。     

高速公路互通式立交入口管理策略研究

高速公路互通式立交入口区是影响立交整体运行的关键点段,为了减轻入口合流区的拥挤、提高高速公路互通式立交的整体效率、提高车辆行驶的安全性,在交通需求增大到一定程度时,要采用一些交通管理控制措施。根据互通式立交匝道入口区域的特点,本文对高速公路网可靠性作用较大的互通立交匝道和主线的管理控制策略进行了研究。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管理控制策略,即:高速公路匝道入口控制策略和主线车道运行约束策略。     

基于元胞自动机的车道缩减区交通仿真软件设计与开发

采用元胞自动机理论,将车辆在车道缩减区内的运动变化规律表述为元胞自动机的演化规则,标定了元胞长度最大速度和安全距离等参数,通过确定元胞变换的原则,设计缩减区元胞自动机的结构,建立了车道缩减区交通流模拟模型;在此基础上设计并开发了基于元胞自动机车道缩减区的交通仿真软件,并将仿真软件应用于长沙市某道路车道缩减区进行仿真分析。通过对仿真结果与实测数据的对比分析,表明:同样的初始输入条件下,车道缩减区的流量仿真结果与实测值相差10.25%,平均车速相差11.5%,仿真结果的综合准确率达到89.125%;同时,仿真软件能得到路段车辆时空分布图、交通流量时变图、动态追踪车辆轨迹图,从而较为准确地模拟了车道缩减区的拥挤消散过程,可以为通行能力分析和交通改善方案意见提供技术支持。     

高速公路交织区运行分析方法综述

交织区是高速公路系统的瓶颈路段,为给规划、设计、运营等各阶段选择科学合理的交织区运行分析方法,通过对国内外大量研究文献的分析,首先详细综述了交织区运行分析采用回归分析法、理论解析法和微观交通仿真法的研究成果;然后探讨了各种方法的特点,从交织区构型分类、交织区长度和宽度、影响因素选择及相关模型、服务水平指标及其分级4个方面的历史演变对回归分析法进行了评析,以间隙接受理论为例说明了理论解析法存在的问题,阐述了微观仿真法的关键步骤和难点,指出了我国在高速公路交织区研究中存在的主要问题;最后结合我国交织区运行分析现状和交通领域研究热点,探讨了高速公路交织区研究发展方向。结果表明:交织构型的划分趋向于单一化,有利于提高交织区运行分析模型的普适性;现有通行能力模型未考虑大型车比例和出入口匝道通行能力等影响因素;服务水平评价指标还需考虑交织区的紊乱程度。交织区数据采集方式、通行能力建模、服务水平评价标准、微观交通仿真、特殊交通运行环境下交织区运行分析、交织区运行分析应用研究是未来发展的方向。     

苜蓿叶形枢纽互通设置集散车道的必要性论证

由于全苜蓿叶或相邻象限设置环形匝道的部分苜蓿叶互通存在距离很近的相邻进出口,互通内主线存在交织区且交织长度短,交织车辆易对主线直行车辆造成影响。为提高主线的通行能力与行车安全,经验上一般在存在交织区的主线设置集散车道。考虑设置集散车道后,互通的占地与工程造价会较大幅度增加,设计阶段需对设置集散车道的必要性进行论证。利用美国《道路通行能力手册》（HCM2000）中对高速公路交织区通行能力的计算方法,介绍了全苜蓿叶枢纽互通是否需要设置集散车道的论证过程与方法。     

绕城高速公路互通式立交间距的探讨

分析绕城高速公路互通式立交间距的影响因素。根据立交间距的定义,采用匝道切线长和变速车道长度确定构造长度;采用车道变换模型、交通标志布置以及满足主线无交织运行的距离确定立交净距。从而,提出了主线设计速度80 km/h的互通式立交最小间距。根据路线设计规范得出立交最大间距。最后,对全国35条绕城高速公路的相邻互通式立交间距进行统计。     

车道变换模型确定互通式立交最小间距的探讨

该文分析了交通量、互通式立交相邻侧构造、交织段、司机驾驶、交通标志布置以及经济、地区7个因素对互通式立交间距的影响。根据立交间距的定义,采用匝道切线长和变速车道长度确定构造长度;采用车道变换模型、交通标志布置以及满足主线无交织运行的距离确定立交净距。最后,提出了主线设计速度80 km/h的互通式立交最小间距。     

先入后出型城市快速路匝道组合的最佳间距

以上海市某先入后出型匝道组合为例,利用校验后的仿真软件TSIS研究了匝道间距与交织区平均速度的变化关系.结果表明,随着匝道间距的增加,交织区平均速度呈先增加后趋于稳定的趋势,且匝道间距对主线最外侧车道的影响程度远远高于对内侧车道的影响.借助统计软件SPSS分析了主线设计速度分别为60、80、100 km/h时匝道间距、流量、汇入比、分流比与交织区平均速度的关系并建立了相应的定量模型.结果表明,主线设计速度不同时,影响交织区平均速度的因素也有所变化.根据定量模型分别计算了不同设计速度和交织区平均速度条件下的匝道间距,并根据实际情况对计算值进行了修正,最终给出了合理的推荐值,并与《城市快速路设计规程》(CJJ129-2009)中的推荐值进行了对比.结果表明,定量统计模型计算值较为合理,且更加详细,便于工程应用.     

高架出口匝道下游交叉口信号控制方法研究

城市高架快速路与地面道路,主要通过出口匝道及其下游交叉口进行交通转换,高峰时段出口匝道及下游交叉口交通拥堵频发。以元胞传输模型为基础,构建出口匝道及下游交叉口交通预测模型;采用动态调整周期时长和信号相位的控制策略,建立基于元胞传输模型的交叉口信号控制模型。以排队长度、绿灯和周期时长为约束条件,以各进口道加权平均延误为目标函数,进行信号配时动态优化。以成都市实例匝道和交叉口进行验证,表明本文提出信号控制策略可有效降低此类交叉口的饱和度、延误和排队长度,提升其通行效率。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路主线同侧相邻单车道入口与出口最小间距研究

《公路路线设计规范》和《公路立体交叉设计细则》中对主线同侧相邻入口与出口最小间距的规定缺失。为指导设计人员合理选择其指标,提高主线合分流路段交通安全,以主线同侧相邻单车道入口与出口最小间距为研究对象,在分析国内外相关研究的基础上,界定了主线同侧相邻入口与出口间距。通过分析前后合分流区交通量、服务水平、车流密度、构造长度等的影响,考虑变速车道长度和出口标志前置距离的要求,建立了满足合、分流区交通服务水平的主线同侧相邻单车道匝道入口与出口最小间距的计算模型,并提出了无辅助车道情况下高速公路主线同侧相邻单车道入口与出口最小间距推荐值。在此基础上,结合驾驶人对标志的识认过程,建立了满足安全舒适的相邻合分流区预告标前置距离计算模型,提出了不同道路与驾驶特征状态下的标志合理设置位置建议。结果表明:同侧相邻单车道入口与出口最小间距与主线和匝道设计速度、匝道连续入、出口的设计形式均有关系。本研究一定程度上弥补了《公路路线设计规范》和《公路立体交叉设计细则》中关于主线合分流区最小间距指标的空白,为主线同侧相邻合分流区最小间距的设计提供了参考。