曲线路段平行式加速车道渐变段合理长度研究

渐变段长度直接影响高速公路合流区末端的交通安全,JTG D20—2017《公路路线设计规范》中对渐变段长度的规定没有考虑加速车道渐变段位于曲线路段时的需求,位于曲线路段的渐变段长度不足可能导致路侧护栏遮挡驾驶人视线,存在合流末端停车视距不足的安全隐患。分析合流末端渐变段小客车行驶轨迹特点及小车驾驶人的视线通视条件,采用符合实际换道轨迹的双曲正切换道模型,以渐变段满足小车驾驶人停车视距为控制要素,构建了曲线路段平行式加速车道渐变段长度计算模型,并基于国内外研究及相关合流末端车辆运行速度调查数据,确定了该模型中关键参数的取值,最后提出了曲线路段平行式加速车道渐变段合理长度取值。研究表明：曲线路段平行式加速车道渐变段最小长度与合流末端的小客车运行速度正相关,与主线行车道右侧硬路肩宽度和圆曲线半径负相关;JTG D20—2017《公路路线设计规范》规定的平行式加速车道渐变段最小长度能满足主线设计速度<100 km/h时小客车合流末端换道时停车视距的要求,当主线设计速度≥100 km/h时,不满足小客车合流末端换道时停车视距的要求,存在一定的行车安全风险,建议根据主线曲率半径及硬路肩宽度综...     

城市快速路平行式加速车道长度计算方法

比较了现行中美规范平行式加速车道长度计算方法的差异, 结合运动学模型和可接受间隙理论, 在考虑主线交通水平、初始速度与可变间隙3种影响因素的基础上, 建立了城市快速路平行式加速车道长度计算模型, 采用蒙特卡洛方法求解模型, 分析了3种影响因素对加速车道长度的影响, 并提出了一种基于期望初始速度和期望主线交通水平的加速车道长度确定方法。分析结果表明: 3种影响因素对加速车道长度有较大的影响, 在不同设计时速下, 《城市快速路设计规程》 (CJJ129—2009) 规定的长度最小值均小于仿真值, 在设计时速为100km·h^-1时, 三级服务水平上下限的加速车道长度分别比规定的最小值大27~36、9~27 m, 在设计时速为80km·h^-1时, 分别大10~22、4~24m, 在设计时速为60km·h^-1时, 分别大15~24、13~30m;随着初始速度的减小, 加速车道长度呈现增大趋势; 在相同条件下, 第4种临界间隙函数的加速车道长度最大, 而第1种临界间隙函数的加速车道长度最小, 表明临界间隙越大, 需要的加速车道就越长; 不同设计时速下三级服务水平上下限加速车道长度和初始速度的二次函数拟合度为0.865 8~0.999 7, 因此, 整体拟合效果良好。可见, 本文的快速路平行式加速车道长度计算方法合理、可靠。     

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。     

干道交织区通行能力最大化的合流车道控制

城市干道交织区内大量的车辆交织将严重降低道路的通行能力,本文根据车辆交织行为及各汇入车道交通量的不均衡性,提出了交织区合流车道信号控制方式.采用交织折减系数,建立了车道控制下的交织区实际通行能力计算模型;随后,以交织区内实际通行能力最大为目标函数,交织区内交织比例和相位控制方案为约束条件,提出了合流车道最优信号配时模型;最后以实际数据进行验证,汇入控制的实际通行能力与模型计算结果的误差仅为2.44%,验证了通行能力计算模型的有效性.模型计算结果表明：随着高峰期间汇入交通量的增加,交织区内存在大幅度的通行能力骤减,采用分车道信号控制后,交织区的实际通行能力与实际过车数得到明显提升.     

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。     

城市快速路左进左出变速车道长度研究

为有效解决快速路进出口匝道左进左出设计难题,通过理论分析、规范梳理、实地调研等系统性的研究方法,分析了城市快速路左进左出变速车道长度影响因素,结合实地调查数据和规范取值计算出符合车辆驾驶行为的左进左出变速车道长度推荐值,确定设计速度80 km/h的快速路左进加速车道长度为270 m,左出减速车道长度为150 m,并通过仿真模型验证该变速车道长度布置方案下能获得良好的运行安全和运行效率评价,可为类似工程的实施或改建提供经验和参考。     

单向三车道高速公路合流区智能网联车辆协同汇入控制

为提高多车道高速公路入口匝道智能网联车辆合流安全性与通行效率,提出了一种基于规则的换道策略和一个时间离散的车辆轨迹优化模型,以进行协同汇入控制;以普通单向三车道高速公路匝道合流区为研究对象,将合流区及其上下游路段划分为4个区域,并对关键的提前换道区和协同合流区分别进行交通控制;在上游提前换道区,基于最小安全跟车间距和速度效益的换道规则,将部分主线外侧车道、中间车道的车辆在合流区上游提前换道至内侧相邻车道,以此减轻合流区外侧车道的交通压力,提高合流效率;在下游协同合流区,选取合适的周期时长,以周期内合流车辆行驶速度最大为目标,不固定合流点,规划合流车辆的纵向行车轨迹,引导匝道车辆在周期结束后汇入主线,实现协同合流;利用SUMO和Python仿真验证提出的协同汇入控制方法,并进行临界跟驰车头间距的敏感性分析。仿真结果表明：与无控制自然合流相比,提出的协同汇入控制方法在不同的交通需求水平下能使车辆平均速度提高4.9%~21.1%,平均延误降低29.9%~56.5%,且不会出现停车现象;与先进先出合流控制相比,在高匝道交通需求水平下能使车辆平均速度提高3.4%~9.6%,平均延误降低22.9%~39.4%;较低的临界跟驰车头间距可以更好地提高合流区通行效率,且在主线交通需求水平较高时更明显。     

基于车辆汇入理论加速车道长度的计算方法

通过借鉴公路无信号交叉口次要道路车辆通过交叉口问题的解决办法,引用汇入理论的计算公式,提出了高速公路互通式立交加速车道的计算方法。     

基于Multi-Agent System的跟驰模型

利用Agent相关理论,基于多个相互协作的Agent,构建了基于Multi-Agent System的跟驰模型,具体给出了各Agent的结构和元组构成,以使车辆在跟驰环境下能自适应、主动地对环境进行响应并做出决策.此外,基于构建的跟驰模型给出了数值仿真实例,并得到合理结论.     

基于驾驶人特性的双车道跟驰模型稳定性分析

为了研究交通拥堵问题,了解交通拥挤形成的过程及驾驶员自身特性对双车道交通流稳定性的影响.本文基于复杂网络聚类同步理论,对一类基于驾驶员特性的双车道跟驰模型的稳定性进行研究. 通过设计适当的控制器使得基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型趋于稳定,并得到了模型稳定性的条件.此外,在双车道上的车辆受到随机外部扰动的情形下,利用具有外部扰动的复杂网络自适应H∞ 聚类同步理论,研究了外部扰动情形下基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型的稳定性.最后,采用MATLAB仿真技术进行数值模拟,验证所设计控制器对双车道交通流稳定性的影响及不同的驾驶员性格特性对交通流运行的影响.     

临近交叉口的车辆跟驰换道行为研究

临近交叉口的车辆往往呈现出复杂多样的跟驰换道行为.基于二维最优速度(OV)交通流模型,本文构建了一个改进的双车道车辆跟驰换道模型,以刻画交叉口前路段上的车辆跟驰换道机制及车流宏观特征.借助模型分析了换道车辆比例、换道期望参数和跟驰安全距离等对交通流宏观特征的影响.结果表明:换道车辆比例对通过停车线的进口道流量有负面影响,换道行为越多,进口道流量越小.换道期望参数越大,换道成功率越大;当道路拥堵时,增大换道期望会减少进口道流量.增大安全距离,容易提升换道成功率但会减小进口道流量,同时促使拥堵发生.     

基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

交织区是快速路系统的重要组成部分,由于车辆频繁换道、相互作用复杂,容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px-1的高精度车辆轨迹,分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性,提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中,建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区,建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则,根据安全风险构建换道时机的多步决策规则,提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则,并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析,模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示,本文模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符,能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性,刻画多车道交织区复杂的换道行为。     

强制性换道的空间特征对分流区交通流的影响

为研究车辆在多车道分流区的跟驰换道行为,将强制性换道划分为激进型和保守型.在考虑驾驶员换道需求与空间位置关系的基础上,量化两种强制性换道行为的转换条件,并给出车辆强制性换道规则;对跟驰模型中的减速度参数进行优化,建立多车道下分流车辆的跟驰换道模型;采用实际数据标定模型中关键参数,并验证模型的可行性.仿真结果表明：分流车辆的横向空间分布对交通流的干扰具有显著性影响;当分流车辆集中在最左侧车道时,中间2车道的运行速度波动明显,折减量最大时达到51.4%,恢复稳定所需时间更多;通过 4组实验场景发现,分流车辆的合理空间分布对交通流运行速度有较大的改善作用.     

基于驾驶人特性的双车道跟驰模型稳定性分析

为了研究交通拥堵问题，了解交通拥挤形成的过程及驾驶员自身特性对双车道交通流稳定性的影响.本文基于复杂网络聚类同步理论，对一类基于驾驶员特性的双车道跟驰模型的稳定性进行研究. 通过设计适当的控制器使得基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型趋于稳定，并得到了模型稳定性的条件.此外，在双车道上的车辆受到随机外部扰动的情形下，利用具有外部扰动的复杂网络自适应H∞ 聚类同步理论，研究了外部扰动情形下基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型的稳定性.最后，采用MATLAB仿真技术进行数值模拟，验证所设计控制器对双车道交通流稳定性的影响及不同的驾驶员性格特性对交通流运行的影响.     

基于PET算法的匝道合流区交通冲突识别模型

为了识别入口匝道汇入车辆与主线直行车辆间的交通冲突,开展了匝道合流区车辆交通冲突识别研究.本文结合车辆运动信息,考虑车辆尺寸对交通冲突的影响,构建了基于后侵入时间(Post Encroachment Time, PET)算法的匝道合流区冲突识别模型;给出车辆交通冲突严重程度的确定方法,采用仿真分析验证了所建模型的有效性.结合实测交通数据,确定了PET阈值范围.结果表明,采用后侵入时间算法的匝道合流区交通冲突识别准确率为91.71%,说明该模型能有效识别匝道合流区的潜在冲突.研究成果可为车路协同环境下匝道合流车辆提供安全预警,进而减少车辆碰撞事故的发生,提升整个交织区域的道路交通安全水平.     

基于换道轨迹规划模型的车道级行程时间估计方法研究

在车联网环境下,为满足精细化的车辆诱导需求,提出基于换道轨迹规划模型的车道级行程时间估计方法.建立路网基础道路拓扑模型,对所构建的路网模型进行Link划分,并利用改进的5次多项式模型对车辆行驶轨迹进行描述,构建车辆在不同路段Link间行驶的换道轨迹规划模型;整合车辆在路段各个Link单元的行车轨迹与行程时间,实现车道级...     

基于相关分析的跟驰模型及其稳定性

为了精确地模拟车辆跟驰过程,应用相关分析的方法建立一系列跟驰模型,用微积分的方法解析模型.通过变量筛选.明确了影响车辆跟驰的重要因素有速度差、间距和前车速度.通过对模型的解析.确定了模型参数的合理取值范围以确保模拟的稳定.建立的跟驰模型可以模拟不同车辆之间的跟驰行为.预测跟驰车辆的运动状态,用于智能车辆控制或者用于追尾预警.如果获得了更完备的实验数据,基于相关分析建立跟驰模型的方法可以更精确地考虑到车辆运动状况、动力性能、道路条件、驾驶特性等影响因素.