考虑ASD和LCR的高速公路多车道交通流元胞自动机模型

采用多车道元胞自动机模型,分析了考虑平均速度差(Average Speed Difference,ASD)和车道变换规则(Lane Changing Rules,LCR)的高速公路基本路段交通流特性。通过计算机仿真模拟,分别给出了不同车速离散度和车道变换规则条件下的微观交通流量、速度和密度的关系。研究结果表明:车速离散状况越明显,交通流整体速度下降越严重,极限状态下车速离散度使交通流整体速度下降了163%;选用鲁莽型换道规则可使高速公路基本路段的交通流密度下降18%,平均速度提升29%;提出的改进元胞自动机模型通过仿真模拟交通流,可对改善道路的通行能力、提高道路资源的利用效率提出参考依据。     

基于驾驶行为的车道变换模型研究及仿真

可靠合理的车道变换模型能提高微观交通仿真精度.为了研究车道变换行为意图起因及行为过程的规律,利用高空摄像法分析了城市干道基本路段驾驶人变道驾驶行为的特征,获取了变道车辆与其周围车辆距离、车速等的数值关系,提出期望车道的概念,总结了期望车道选择和车辆车道变换的基本规律,建立了基于驾驶行为的直线路段车道变换模型.最后编写V...     

无信号T型交叉口左转车辆转向灯对交通流影响研究

为研究无信号T型交叉口左转车辆转向灯对道路交通流的影响,建立无信号T型交叉口处路段元胞自动机模型,在开放边界条件下研究左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离对交叉口处交通流影响.研究表明:左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离与交叉口处路段平均行驶速度、车流密度关系密切.左转车辆在通过无信号T型交叉口之前,提前开启转向灯为后方车辆提供变道信息,有利于提高交叉口处的车流通行效率,但过早开启转向灯会造成道路资源浪费,同时降低相邻车道的车流通行效率,会对相邻车道车辆的正常行驶产生较大影响.     

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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。     

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。     

考虑排队阻滞和换道的改进宏观交通流模型

考虑路段上车辆换道及交叉口处排队阻滞作用,对交通流宏观演化模型进行改进.首先在排队中考虑不同车道的速度、密度差异,建立了换道模型;然后在交叉口内部划分各流向排队车辆的累积路径,分析不同的排队溢出位置对其他车流的阻滞影响;综合考虑车辆换道及交叉口处阻滞影响,建立了改进的车道组宏观交通流模型;最后设计仿真实验对模型进行验证.结果表明,在高流量需求下,本文模型能够模拟出下游的排队溢出对其他车流的阻滞影响;且在低中高3种不同的流量需求下,改进模型计算结果与仿真输出的驶离流量基本相符,与原有模型相比精度更高;由此证实了改进模型的准确性.     

公交道时分复用策略宏观交通流模型研究

城市中大量公交专用道的设置在提高公共交通通行效率的同时使原有社会交通的通行能力下降.公交车道时分复用策略的使用使社会车辆在不影响公交车行驶的前提下对专用道进行动态使用,以充分利用道路资源.针对这种应用场景,提出一种考虑公交车限速作用的路段宏观交通流离散模型,仿真结果显示该模型能实现公交道时分复用场景下的交通流演化分析.     

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.     

考虑自动驾驶的混合交通流路段阻抗函数

为解决未来自动驾驶专用车道的规划设计问题,本文提出了一种自动驾驶车与人工驾驶车混合交通流路段阻抗函数模型.首先,分析了自动驾驶专用车道的设置对混合交通流中车辆跟驰模式的影响;其次,在此基础上,引入微观跟驰驾驶模型,推导了不同自动驾驶车辆渗透率条件下的路段通行能力函数,分析了自动驾驶车辆对路段通行能力的影响;然后,将混合交通流通行能力引入经典的BPR函数,推导了考虑自动驾驶的混合交通流路段阻抗函数模型;最后,设计了数值实验讨论了自由流速度(自由流行程时间)、自动驾驶车辆的渗透率和安全车头时距对路段阻抗的影响.结果 表明:(1)当路段流量较小时,自动驾驶车辆的引入对路段阻抗行程时间的影响较小;(2)当自动驾驶车的渗透率为30％时,设置自动驾驶专用车道对行程时间的改善最为明显;(3)当流量较小时,自动驾驶车辆渗透率对路段阻抗行程时间的影响较小,而随着路段流量的增大,自由流速度和自动驾驶车辆渗透率将共同决定路段的行程时间.相关成果可为未来自动驾驶专用车道的规划与设计提供理论支撑.     

大雨天气下高速公路交通流特性分析

为研究大雨对交通流特性的影响,以旧金山奥克兰境内的I880N高速公路98#大街南侧路段为研究对象,在分析交通流速度随时间变化的基础上,研究不同车道位置在大雨天气下交通流速度的变化情况;分析大雨时速度-流量散点图的分布规律;采用实际数据标定Van-Aerde、Greenshields两种经典的宏观交通流模型。结果表明:与无雨相比,大雨时自由流速度、通行能力分别下降约11.2%和19.6%,阻塞密度升高约50%;大雨时车辆速度呈弥散分布,交通流趋于不稳定状态,大雨更容易引起交通拥堵,且与内侧车道相比,外侧车道的交通流速度分布较为离散。     

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随着汽车拥有量的不断增加,公交站点对城市交通的影响日益突出, 对公交起迄点的研究,有助于公交站点的最优化布置,减少公交起迄点对道路交通的影响,提高公交起迄点路段的行车效率. 在Nagel-Schreckenberg交通流模型的基础上,采用双车道快车优先换道规则和开放边界条件,通过计算机模拟了公交车起讫站点车辆进出对城市双向四车道混合交通流的影响. 通过研究和分析发车时间间隔、车道注入概率和公交起迄站点位置对道路通行能力的影响,给出了比较合理的发车频率和公交起讫站点的位置,为改善城市道路交通和管理提供参考.     

高速公路隧道临近段车辆换道持续时间生存分析

为研究高速公路隧道临近段车辆换道行为,提高隧道路段行车安全水平,在广东省的3条高速公路隧道临近路段开展自然驾驶试验,采集换道车辆的行车轨迹以及周围行车环境等数据。基于采集到的车辆换道数据,采用生存分析的全参数估计方法,考虑不同驾驶人换道风险感知水平的异质性,构建随机参数加速失效时间(AFT)模型,分析隧道临近段行车环境、车辆运行状态等潜在因素对车辆换道持续时间的影响。研究结果表明：相较于固定参数AFT模型,随机参数AFT模型具有更好的拟合优度;至隧道进口的距离、起始车道前车的车速差、换道方向和至目标车道前车距离会对高速公路隧道临近段车辆换道持续时间产生显著影响;车辆换道位置距离隧 道进口越近,至目标车道前车的距离越近,换道持续时间越短;相较于换道车辆车速大于起始车道前车的情况,换道车辆处于非跟驰状态和车速小于起始车道前车时,换道持续时间分别增加 7%和20%。研究结果可为高速公路隧道临近段交通安全设施改善和微观驾驶行为模型构建提供理论依据和方法指导。     

高速公路合流区可变限速和换道协同控制研究

针对高速公路合流区通行效率降低、车辆延误增加、整体服务水平下降等问题,提出了一种基于可变限速和换道控制的高速公路合流区车流密度优化模型.首先,换道控制通过预测瓶颈容量和交通需求为联网车辆(CAVs)提供变道建议,优化合流区上游的车流密度,减少瓶颈容量下降的影响;其次,基于换道控制下的合流区瓶颈容量以及匝道的交通流密度,确定修正前的可变限速值;再次,利用基于细胞传输模型的反馈进行变限速控制,实时控制交通瓶颈上游流量以保证换道区密度收敛到最优平衡点,得到修正后的可变限速值;最后,选择元胞传输模型作为基础交通流模型对合流区进行换道控制,采用中观多车道元胞传输模型模拟合流区主线换道行为及换道控制对合流区交通流运行的影响.仿真结果表明:与无控制方案和VSL控制方案相比,协同控制的平均旅行时间分别降低了58.55％、35.68％,平均流量分别提高了9.09％、2.35％,协同控制在通行效率、交通安全方面均有明显改善.     

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。     

山区公路交通安全保障措施模拟评价

以云南小磨路K109+600～K122+024路段上的隧道群、陡坡与混行路段为试验样本路段,应用虚拟视景生成系统建立了路段三维静态与动态模型。在隧道内设置倒伏示警柱、视觉标线与常规标线3种中央隔离设施,在爬坡路段与混行路段上均设置附加车道,对比分析了3种路段上的平均车速与车辆平均横向位置,并评价了3种安全保障措施的效果。分析结果表明:在隧道内,3种中央隔离设施下的平均车速标准差分别为9.74、10.01、10.40 km.h-1,车辆平均横向位置标准差分别为0.54、0.70、0.69 m,说明设置倒伏示警柱后,车辆保持较好车速和横向位置;在爬坡路段上,当交通流量不超过1 000 pcu.h-1时,设置附加车道有利于主线路车辆车速的提高;在混行路段上,当非机动车流量分别为500、800 pcu.h-1时,设置附加车道后,车速增大,车速标准差减小,车辆横向位置变大,说明设置附加车道有利于提高和稳定车速,并可减少与对向车辆的冲突。     

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.     

双车道普通车辆-自动货车混合驾驶交通流建模与仿真

作为未来交通的一部分,自动货车队列被认为是最早实现的自动驾驶场景之一.为深入探讨普通车辆与自动货车构成的混合交通系统可能呈现的特征及其原因,分别建立了适用于描述普通车辆和自动货车驾驶行为的元胞自动机(Cellular Automaton,CA)模型,运用数值模拟的方法探究交通流状态的演变过程.研究发现：双车道环境下自动货车的加入是一把“双刃剑”,在交通流密度较低且自动货车占比较小时,对普通车辆影响甚微;在交通流密度较高且自动货车占比较高时,普通车辆换道条件苛刻导致换道频率降低,无法获取更高车速进而影响了整个道路系统的通行效率.     

基于元胞自动机分析变道行为对交叉口交通流的影响

城市道路中车辆不能完成变道而被迫停止在导向车道线前等待变道的现象严重影响了道路畅通。通过建立车辆在不能完成变道被迫停止在导向车道线前等待变道和继续行驶两种情况下的交叉口元胞自动机模型,对比分析了车辆不能完成变道而停止在导向车道线前等待变道的情况对道路交通流产生的影响。结果显示:由于部分车辆不能完成正常变道,从而被迫停止在导向车道线前的行为会严重阻碍后方车辆的行驶,缩短车辆自由行驶时间,增大红灯期间车辆排队的延误。在车辆不能完成变道停留于导向车道线前的情况下,可以通过调节导向车道线长度缓解交通通行压力。     

高速公路改扩建期间强制变道行为驾驶模拟的有效性研究

为了验证驾驶模拟技术应用于高速公路改扩建期间施工路段强制变道行为分析的有效性,开展了实车驾驶和驾驶模拟2种实验.首先,采集车辆的速度和位置信息,计算了强制变道的断面车速v、特征断面间距Δd和特征断面时距Δt等行为指标;然后,分别采用非参数统计方法与回归模型来检验各行为指标的绝对有效性与相对有效性.结果表明:驾驶模拟技术能有效地应用于高速公路改扩建期间强制变道行为分析;变道开始断面的车速、越线点与施工路段起点之间的间距和时距、变道结束点与施工路段起点之间的间距和时距均显示出驾驶人在驾驶模拟环境中具有更激进的驾驶行为.     

快速路隧道路段车道缩减情形下通行能力评估及应用研究

快速路系统是城市路网主骨架的重要构成部分,其主通道作用能否充分发挥,常受制于瓶颈路段通行能力.在快速路隧道路段车道缩减情形下,分析隧道路段的道路条件,从交通检测大数据提取交通流时空分布特征,选用Greenshelds交通流模型,分车道标定模型.对比隧道路段与紧邻的普通路段各车道通行能力差别,评估隧道路段车道期望通行能力、运行通行能力;比较渐变缩窄与信号控制两种模式缩减车道的通行能力差异,提出兼顾通行量最大化与路权公平的信号控制改善方案.验证了:车道通行能力自内向外衰减;运行通行能力比设计通行能力低;提出的信号控制改善方案可提高通行能力3.4％.