车流密度变化条件下的跟驰模型研究

把车流密度的跳跃性变化作为车流波现象,在高峰小时或者异常情况下(如雨、雪、雾等异常天气),快速路的瓶颈地段经常出现堵塞以及由堵塞引起的车流波.车流波不仅影响瓶颈点下游车辆的运行,还会降低瓶颈点上游路段的有效通过能力.通过大量的交通数据采集,构建基于模糊推理的驾驶员感知--预测行为模型和车流波传播条件下驾驶员微观跟驰模型.结果表明,模型可以有效、准确地模拟车流波传播过程中驾驶员行为.     

基于线性模型的高速公路交通事件和干预作用影响下的车流波分析

交通事件的发生导致高速公路正常交通流发生改变,为了促进发生交通事件时车流拥挤或阻塞的消散,减少排队延误,应在事件发生点上游对车流采取一定干预措施.运用流体力学车流波理论,分析了交通事件和干预措施综合作用下对车流状态的影响,建立了基于车速-交通密度线性模型下的车流波波速模型,干预作用产生的干预波和交通事件影响产生的集结波、启动波、消散波相互作用下的车流波位置和对应时刻模型以及分流干预措施解除时刻模型.这些模型为有效确定事件处理方案,尽快消除拥挤或阻塞提供了理论依据.     

交通事件和干预作用影响下的高速公路车流波分析

运用流体力学车流波理论,分析了交通事件和干预措施综合作用下对车流状态的影响,建立了基于车速———交通密度一般模型下的车流波波速模型、干预作用产生的干预波和交通事件影响产生的集结波、启动波、消散波相互作用产生的车流波位置和对应时刻模型以及分流干预措施解除时刻模型.这些模型或关键参数的确定,为有效确定事件处理方案,尽快消除拥挤或阻塞提供了理论依据.     

交通事件和干预作用影响下的高速公路车流波分析

运用流体力学车流波理论,分析了交通事件和干预措施综合作用下对车流状态的影响,建立了基于车速———交通密度一般模型下的车流波波速模型、干预作用产生的干预波和交通事件影响产生的集结波、启动波、消散波相互作用产生的车流波位置和对应时刻模型以及分流干预措施解除时刻模型.这些模型或关键参数的确定,为有效确定事件处理方案,尽快消除拥挤或阻塞提供了理论依据.     

高速公路交通事件线性模型及车流波分析

高速公路由于交通事件的发生导致正常交通流发生改变,为了消散车流拥挤或阻塞,减少排队延误,应采取一定干预措施。运用流体力学车流波理论,分析了交通事件和干预措施综作用下对车流状态的影响,建立了关于车速与交通密度线性模型下的车流波波速模型,这些模型为有效确定事件处理方案,尽快消除拥挤或阻塞提供了理论依据。     

基于MOBILE6模型的车流波状态尾气排放问题研究

车流波现象是城市交通流中一种不稳定状态.当城市快速路出现车流波现象时,车流运行的平稳性会明显降低,同时燃油消耗量和尾气排放量却随之上升.因此,对车流波状态下尾气排放进行研究是十分必要的,对于整个城市大气环境的改善意义重大,也更加有利于和谐、可持续交通的发展.     

高速公路辅助限速标志设置改善缓坡路段拥堵的探讨

高速公路车流在缓坡路段车速因为坡道慢慢降低,当速度减低后驾驶员才会警觉行经上坡路段而开始加速,构成"凹陷路段",在长假车流量高峰时容易导致缓坡路段车流缓慢而堵塞。我国台湾地区为解决缓坡路段堵塞问题提出在瓶颈路段前设置辅助标志进行速度控制来减轻这个情况,耗费资金较小,且能取得一些成效,对解决江西省内高速公路缓坡路段高峰时段拥堵问题有一定借鉴意义。     

施工区混行车流跟驰及换道模型研究

为研究施工区网联车与普通车混行状态下的车流跟驰及换道行为,分析网联车的区域内通讯及更小安全车距等特性,改进普通车元胞自动机模型的减速规则和随机慢化规则,构建网联车跟驰模型。建立普通车和网联车在施工区不同区段的换道意向规则,基于车距采集和空位排序算法建立网联车在通讯区域的预期换道和施工区域的强制换道模型,结合普通车换道模型模拟施工区混行车辆的换道规则及车流分布规律。采用算例验证模型,运用MATLAB仿真,多次实验消除随机因素影响,结果验证了网联车对扩大通行能力,提高平均车速及降低走行时间的有效性;不同比例下的换道点分布显示,网联车比例越高,预期换道区的换道点越靠近强制换道区,且强制换道点越靠前;而普通车换道点分布受混行车流比例的影响较小。     

基于累积自学习机制的驾驶员路径选择博弈模型

为弥补已有驾驶员路径选择博弈模型将驾驶员视为完全理性的不足,探求无诱导信息情况 下路网交通流临界状态,将驾驶员视为有限理性,其依赖累积时间感受收益做出下一次的路径选 择策略,并以驾驶员的行程时间感受作为决策收益建立了基于累积自学习机制的无诱导信息驾驶 员路径选择博弈模型。利用该模型,分析了驾驶员路径选择行为对路网交通流的影响,并通过仿 真验证得出了不同初始状态下的模型博弈平衡结果。仿真结果表明：博弈平衡状态与路网车流总 量及初始流量分配比例密切相关。当路网车流总量小于或接近路网总通行能力时,不发布诱导信 息,路网的交通流分布达到稳定平衡,路网通行能力利用率较高;当路网车流总量远大于路网总 通行能力时,不发布诱导信息,路网交通流分布会形成峰谷平衡,不能有效利用路网通行能力, 应采取相应的交通管理措施。     

考虑驾驶员预测特性的带有上匝道的宏观交通流模型

高速公路入口匝道车流对高速公路主路车流存在较大影响，在未来车联网环境下，驾驶员能够获取更为丰富的交通信息，并对下一时段的交通状态做出预判.本文提出考虑有驾驶员预测特性的带有匝道的新格点流体动力学模型.基于线性稳定性分析方法，得到关于新格点模型的中性稳定性条件；在非线性稳定性分析中，采用还原扰动法推导模型在临界点附近的mKdV(modified Korteweg de Vries)方程，求解方程所得的扭结-反扭结孤立波，可以用于描述交通密度波在中性稳定曲线附近的传播机制.最后，基于仿真算例验证匝道交通流率和驾驶员预测时间对交通流稳定性的重要影响.     

面向道路交通能耗排放测算的行驶周期开发

行驶周期是测算交通能耗和污染排放的重要参数。提出利用VSP分布来描述城市交通特性的方法,基于大量浮动车（FCD）数据对北京市快速路和非快速路交通特性进行深入分析,提出以VSP区间分布的加权均方根误差为指标,基于浮动车数据的行驶周期建立方法。然后分别针对城市快速路和非快速路,建立北京市机动车行驶周期。     

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中国的城市快速路与发达国家相比有着截然不同的特征.中国城市快速路匝道出入口之间距离相对较短,且城市快速路匝道出口经常与城市道路交叉口相连,因此在欧美成功应用的快速路匝道控制方案不一定适用于中国.本文详细描述了如何在仿真中设置模型参数,使得城市快速路交通流特性仿真结果与实际测量值具有较高的匹配精度.在具体阐述自适应与协同信号控制策略的基础之上,给出了各种方案在匝道入口、出口辅路和出口下游交叉口的具体部署方案.最终仿真结果表明,自适应和协同控制策略能够提高瓶颈区域道路通行能力8%-9%,有效地缓解城市快速路交通拥堵.     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

城市快速路交通状态自动判别解决方案

为满足社会公众对实时交通状态信息发布服务的需求,对城市快速路交通状态自动判别解决方案的关键技术进行研究。在总结已有研究成果的基础上,对快速路交通状态判别指标、判别标准及空间对象进行分析,选取平均行程车速作为快速路交通状态的判别指标。设计了交通状态自动判别软件构架,对平均行程车速实时估计算法模块进行了详细分析。基于研究成果开发的快速路交通状态自动判别系统软件已经应用于上海市快速路监控中心。对软件的实际运行效果进行评估,结果表明,道路交通状态判别平均精度达到95％以上。     

桥隧组合复杂场景速度行为特性及线形评价

为研究山地城市快速路桥隧组合场景的“车-路”耦合环境和线形协调程度,在重庆市主城区快速路3隧2桥组合场景开展自然驾驶实验,采集18名驾驶员的实时运行速度和13个断面的小型车地点车速,根据道路条件和运行速度数据构建线形综合评价模型。实验结果表明：在隧道-桥梁-隧道多场景切换连接方式中,主线路段的运行速度均值分布在50.00～64.25 km·h^-1;驾驶员在桥梁路段行驶最为警惕,从桥梁驶进衔接匝道或隧道入口时,车辆速度明显减小,有15%以下的车辆会低速通行或经历严重的交通拥堵,其速度分布在8.00～39.50 km·h^-1;验算实验路段的“车-路”耦合强度发现,实验路段整体运行安全状况水平良好,线形条件较好。对山地城市快速路桥隧组合场景的速度行为管控不能只依靠对单体隧道或桥梁的交通管理手段和治理措施,需考虑与上游道路衔接路段的距离和受信号控制的时长等。     

基于速度里程分布的快速路宏观交通状态评价模型

随着城市规模的不断扩大,快速路已成为支撑城市道路交通系统运行的重要 部分.准确的快速路宏观交通状态评价是快速路交通管理的关键.本文以北京市西三环为 例,引入交通流宏观基本图模型,设计了基于速度里程分布的快速路宏观交通状态指数 （MTCI）.首先,利用RTMS 数据,建立了宏观基本图模型.在此基础上,将快速路宏观交 通状态划分为畅通、基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵和阻塞五个等级.然后,利用浮动车数 据建立了快速路车辆运行速度累积里程分布模型.通过关联宏观交通流状态与车辆运行 速度累积里程分布,构造了基于速度里程分布的MTCI 评价方法,并通过实例验证了该 模型的适用性.     

城市快速路车速离散特征及其影响因素研究

车速离散性是影响城市快速路运行效率与安全的重要特征指标.本文采用上海车牌识别系统采集的个体车速数据,使用车速方差作为特征指标,在随机基本图框架下对车速离散特征及其影响因素进行分析.通过比较发现,个体车速方差较集计车速方差数值偏大,整体稳定于5~15 km/h;随密度增大而小幅下降,可分为稳定型、递减型、抛物线型和集群型4类. 通过建立多元线性回归模型辨识了车速离散的主要影响因素,包括车道数和匝道类型等.本文拓展了交通流基本图理论,对提升城市快速路安全和效率有借鉴意义.     

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城市快速路设置公交专用道作为缓解快速路交通拥堵的策略之一,受到了北京市交通部门的关注. 本文旨在利用先进的仿真技术对快速路公交专用道设置方案后的交通运行影响进行探讨. 文中选取北京市西三环快速路为研究对象,在考虑专用道设置区段、结构形式、站点结构、匝道交通组织以及公交线路调整的基础上,设计四个公交专用道方案并利用INTEGRATION模型开展仿真评价. 选取车辆行程速度、道路运行状态分布作为评价指标,结果显示：尽管道路设施及交通状况满足专用道设置条件,西三环运行指标却有所下降,无法发挥专用道功效. 分析其关键制约因素在于车辆分道行驶加大了匝道附近车辆换道、进出的难度,建议协调匝道控制和公交线路优化改善方案实施效果.     

城市快速路交通事件持续时间生存分析

提出城市快速路交通事件持续时间生存分析方法.依托上海市中心快速路网的 交通事件数据,将生存分析引入交通事件形成及演化机理分析.其根据大量交通事件样本 的特征属性,采用Kaplan-Meyer 的非参数回归构建基于风险的交通事件持续时间模型, 解析其在五类影响因素作用下的时空分布特性,并采用Cox 回归线性模型综合评价交通 事件持续时间的显著影响因素,分析其作用的强度和方向,提取表征上海市快速路交通 事件运营管理水平的重要特征参数.结果表明：上海市快速路的交通事件持续时间在不同 类别的影响因素下分布特性存在明显差异,日夜、事件类型、涉及车辆数、影响车道数、涉 及货车、所处路段位置、瓶颈处、出动拖车和出动消防车等影响因素对事件持续时间有显 著影响.     

城市快速路与常规道路衔接段空间优化设计

针对由于快速路和城市常规道路不合理衔接造成的城市道路拥堵问题,通过研究交织区拥堵机理,提出了"以时间换空间"和"以空间换时间"2种理念,并以此提出了4种优化交通流的思路和9种改善方法和措施,尤其是在衔接段设置动态或静态交通信号的方法,对快速路和常规道路衔接段的优化组织方案集是一个有力的补充。最后通过案例对各方案和方案组合进行应用,利用VISSIM仿真得出评价结果,说明其可行性和效果。