智能化交叉口竖向设计系统的研究与开发

在比较国内外已有的平面交叉口竖向设计软件基础上，提出一种全新的交叉口数学模型——MESH-GRID模型。基于该模型的交叉口设计方法简捷、精确，适用于所有交叉口样式，能快速绘制等高线、标注板块高程，更能实时直观的查看、调整交叉口设计面三维模型。     

智能化交叉口竖向设计系统的研究与开发

在比较国内外已有的平面交叉口竖向设计软件基础上,提出一种全新的交叉口数学模型———MESH-GR ID模型。基于该模型的交叉口设计方法简捷、精确,适用于所有交叉口样式,能快速绘制等高线、标注板块高程,更能实时直观的查看、调整交叉口设计面三维模型。     

自动驾驶环境下面向交叉口自由转向车道的交通控制模型

在未来自动驾驶环境下，自动驾驶车辆之间能相互配合、相互穿插地通过交叉口，而无需信号灯控制。因此，有必要研究新一代的能保障自动驾驶车辆安全高效通行的交叉口控制模型。已有控制模型可分为基于交叉口空间离散的控制模型和基于交叉口冲突点分析的控制模型，目前主要存在控制方式和模型非线性等方面的不足。建立了基于混合整数线性规划（MILP）的自动驾驶交叉口控制（Autonomous Intersection Control，AIC）模型，设计交叉口自由转向车道，允许交叉口所有进口道都能"左直右"通行，将交叉口空间离散为等距网格并建立网格坐标方程，考虑车辆在交叉口内部的行驶轨迹，建立车辆轨迹的上边界和下边界方程，确定行驶轨迹压过的交叉口网格，并建立网格被车辆路径占用的时间方程，使用同一网格同一时间只能被一台车辆占用的冲突点约束保障交叉口安全通行。模型以所有车辆通过交叉口的总延误最低为目标函数，通过将约束条件线性化处理，使用AMPL （A Mathematical Programming Language）并调用Gurobi数学规划优化器对模型进行求解。最后对模型效益进行了案例分析。结果表明：所提模型能有效处理自由转向车道的交通流到达模式，对比已有模型经常采用的先到先服务控制策略，该模型能整体优化车辆通行方案，降低车均延误50.51%，降低最大车辆延误29.12%，同时交叉口空间利用率提高了66.17%。     

交通分配和信号控制组合模型及算法研究

对传统的信号控制模型进行简化，既能使系统的总延误最小，又能保证交叉口的通行能力满足各个路段的交通需求，从而提高交叉口的交通效益，并针对模型的特点设计一种启发式算法——广义的拉格朗日算法，通过简单的算例说明算法是有效可行的。     

平面十字交叉口停车线设计方法研究

城市道路交叉口停车线设计是影响交叉口通行秩序的重要因素之一。本文通过对平面十字交叉口的观测及分析,总结现状交叉口停车线设计的基本模式及问题,提出基于通行条件约束的交叉口停车线设计的实现目标及约束条件。将交叉口停车线设计理论化,给出平面十字交叉口停车线设计的基本模型。最后分析影响停车线设计的因素,并总结规律。在应用方面选择厦门市一个典型十字交叉口进行设计,以检验停车线设计模型的可行性。     

T型交叉口移位左转几何设计及信号配时优化

为降低T型交叉口中左转和直行冲突对通行效率的影响,通过分析T型交叉口移位左转设计车辆运行规则,协调主预信号配时,制定信号控制相位方案,以避免车辆二次停车,提出了T型交叉口移位左转几何设计方法,包括平行流交叉口和连续流交叉口2种移位左转设计。以T型交叉口车均延误最小化作为优化目标,建立T型交叉口移位左转设计信号配时优化模型,并进行案例分析。结果表明：1)相对于常规设计,采用移位左转设计能降低20%～40%的车均延误,有效提升了T型交叉口通行效率;2)对比平行流交叉口和连续流交叉口2种移位左转设计,当主路左转交通流量较大时,宜采用连续流交叉口设计,当支路左转交通流量较大时,宜采用平行流交叉口设计。     

面向自动设计的交叉口数据模型研究

为实现交叉口自动设计和绘制,解决交叉口设计依靠人工经验的问题,采用面向对象方法,建立面向交叉口自动设计的交叉口数据模型,从微观层面对交叉口要素进行建模,详细地表达交叉口要素的空间信息、属性信息以及拓扑关系.提出实现交叉口自动设计的算法,并在 GIS 环境下实现交叉口的自动设计和绘制.实例表明:该模型能够很好的满足 GIS 环境下的交叉口自动设计.     

城市道路平面交叉口设计过程质量控制研究

针对目前国内城市道路平面交叉口设计的理论及应用问题,基于质量控制理论、"交叉口时空一体化设计"和"以人为本"的设计方法提出了交叉口设计过程的质量控制模型;分析了交叉口4个不同设计阶段的校验指标;建立了交叉口设计过程的6个强约束校验指标及其计算模型,包括:多股车流冲突通行能力校验、左右转车道校验、行人等待时间校验、短车道校验、考虑行人、非机动车通行时间及机动车消散时间的机动车通行空间校验以及最小绿灯时间校验.杭州市某典型交叉口改善设计表明该模型可显著提高平面交叉口设计的效率和效果.     

基于两级模糊控制的交叉口多相位控制

针对城市交叉口存在关键车流与非关键车流相互干扰的特点，基于两级模糊控制的思想，研究了交叉口多相位两级模糊控制器的设计思想及设计方法，给出了基本绿灯延长时间和附加绿灯延长时间的算法。仿真结果表明，设计的两级模糊控制器能有效减少车辆通过交叉口的总延误时间，适用于多车流的孤立交叉口多相位信号控制。     

对称两向平行流交叉口信号配时优化控制研究

为解决传统常规道路交叉口中因设置有左转专用相位导致主路通行效率下降的问题，提出了一种对称两向的平行流交叉口设计方案。通过分析对称两向平行流交叉口的车辆运行规则，制定信号控制相位方案，以交叉口车均延误最小化为目标建立信号配时优化模型。根据各转向车辆到达-驶离图式，推导了对称两向平行流交叉口延误计算模型，并通过VISSIM仿真进行验证。仿真结果表明，当两者车均延误相对误差绝对值的最大值不超过5%时，模型拟合效果较好。应用案例分析发现，对称两向平行流交叉口相对于常规交叉口能够降低30%以上的车均延误，同时在对称两向平行流交叉口设计中，将移位左转车道设置在主路的通行效率要优于支路。     

曲面拟合方法在交叉口立面设计中的应用研究

针对现行交叉口立面设计手工计算量大，效率低的缺点，采用曲面对交叉口进行拟合设计的方法，该方法可以提高交叉口立面设计的速度与效率。     

平面交叉口设计构造“立体交通”——南宁市平面交叉口交通渠化应用

平面交叉口是道路通行能力与交通安全上的卡口。为了消除交叉口在道路网的“瓶颈”效应,通过应用展宽式信号灯管理平面交通渠化的工程技术,达到提高道路交叉口的通行能力和提高道路网运输效率的目的。南宁市的实践证明,合理的交叉口交通渠化设计是治理交叉口拥堵的一种投资少、效果好的方法。     

针对主辅路的Vissim仿真模型参数标定方法

微观交通仿真模型的参数标定是保证仿真模型有效性的基础和前提。针对车辆在主路和辅路运行特征的差异,提出了1种针对主辅路的微观交通仿真模型参数标定方法。该方法以进口道的车均延误的偏差作为评价指标,以遗传算法作为求解工具,分别实现了微观交通仿真软件Vissim中主路和辅路驾驶行为参数的标定。同时,结合工程实例将该方法应用于北京市朝阳路与高碑店北路交叉口、南苑路与久敬庄路交叉口仿真模型的参数标定中。结果显示,采用该方法标定后的主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为2.1s和2.5s ;采用主路和辅路统一标定的方法,主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为7.1s和7.5s。结果表明,仿真模型参数能够有效地提高参数标定的仿真试验效率与仿真精度,验证了该方法将主路和辅路仿真模型参数分开标定的有效性。      

公路网事故多发段(点)判别方法研究

针对在事故多发段判别时,平面交叉节点通处理为路段,平面交叉节点的安全重要性被弱化,判别精度受到了影响的问题;并针对路网事故多发段判别时,先判别事故严重的路,再判别其上事故多发段,忽略了整体事故不严重的路上个别事故多发的段点的问题。对路网中各种等级公路进行归一化处理;根据平面交叉节点行车安全特性,把公路划分为平面交叉节点路段和普通路段;平面交叉节点路段安全影响范围的确定;从而进行路网事故多发段判别。既提高了已有动态步长过滤法等对一条公路进行事故多发段判别的精度,又解决了不同等级、不同特征公路组成的路网在同一水平下的事故多发段判别;为路网安全管理提供了基础。     

基于交通冲突分析的公路信号交叉口安全评价

交通冲突分析技术是以大样本、快速、定量研究评价交通安全现状与改善效果的特点而异于事故统计评价方法。文中通过对信号平面交叉口道路交条件及交通冲突数据的分析研究,引入综合影响系数,运用灰色关联理论对交通冲突影响因素进行分析,建立了信号平面交叉口道路交通条件与交通冲突率的关系模型,并提出了基于交通冲突的信号平面交叉口交通安全评价的综合影响系数方法。根据交叉口的交通流量、相交道路流量比、交通组成及左转车比例等因素,确定对交通冲突率的综合影响系数K,进而得出交叉口的安全水平等级。     

一种新式的交叉口左转待行区信号控制方法

针对信号交叉口许可相位运行期间直行车与左转车交通冲突严重、通行效率低下的问题，提出一种针对许可相位的新式左转待转区设计方法，设计该组织模式下的信号相位方案并分析了设置左转待转区前后的交通冲突情况。建立新式左转待转区设置后的延误模型，以车均延误最小为优化目标，建立改进后交叉口信号控制参数优化模型，并给出求解算法。以哈尔滨市融江路-群力第六大道交叉口为例，VISSIM仿真表明：尽管提出的方法对次要道路中左转车的延误和停车率不利，但总的车均延误在下降，特别是主路相位延误下降更明显，说明所提方法可行、有效。进一步分析交通流量规模、左转车比例和左转待转区容量等因素对设置左转待转区前后次要道路车均延误的影响，结果表明：当每方向左转待转区容量固定不变时，红灯期间到达的左转车辆数越多，所提方法适用的次要道路交通流量临界点越高，且随着次要道路交通流量的增加，所提方法适用的临界左转比例在下降；在相同交通条件下，每个方向左转待转区容量越大，车均延误就越小，说明每个方向左转待转区容量越大，所提方法的效果越明显。该方法有助于改善含许可相位的信号交叉口交通安全和通行效率。     

进口单独放行的改进绿波数解法

基于最大绿波带的设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,建立了一种改进的进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法。这一算法能够解决干道中存在双周期、三周期交叉口的问题,使得多周期交叉口存在下依然可以进行双向绿波协调控制,扩大了进口单独放行方式下干道双向绿波协调控制数解法的适用范围。最后给出了算例分析,运用微观仿真软件Vissim对通过算法得到的控制方案进行模拟,仿真结果表明这一方法能够显著的改善延误和停车次数。     

城市道路平面交叉口渠化设计——重庆市北部新区示范路口建设

城市道路平面交叉口是城市交通中的瓶颈,而交叉口的渠化设计是提高交叉口通行能力的重要方法。该文针对城市平面交叉口渠化设计特点,对城市平面交叉口渠化设计原则、基本方法和步骤进行了探讨。并结合重庆市北部新区示范路口建设,针对财富中心交叉口进行了案例分析。财富中心交叉口渠化改造,有效地改善了该交叉口交通状况、交通安全和城市景观。     

基于Synchro的多交叉口交通信号控制研究

分析了城市道路交叉口的平均延误时间、道路通行能力和信号配时的数学模型和计算方法。在对宝鸡市的22个主要信控交叉口进行了大量的交通调研的基础上，选取了有代表性的太白路、公园路上多个交叉口作为协调控制交叉口，阐述了交叉口信号协调控制系统的设计方法。最后通过公式计算和Synchro系统仿真的两种方法，对线控前后的系统进行了对比，结果表明宝鸡市受控干道交叉口的延误和通行能力得到了明显的改善。     

基于动态清空距离的特殊车辆与CAVs混合车道控制

特殊车辆的优先通行是道路交通管理的一项重要工作,而目前相关控制措施存在实施难度较大、道路空间利用率低和道路通行能力下降等问题。为解决这些问题,结合智能网联汽车（CAVs）技术特点,提出考虑特殊车辆优先通行的CAVs专用车道控制方法,按应急车辆、一般优先级车辆和CAVs的优先通行顺序设计车辆通行规则。通过预测特殊车辆到达下游交叉口时的路口排队长度,建立“满足不同优先级特殊车辆通行需求”的动态清空距离模型,其中应急车辆以速度损失最小化为优化目标,一般优先级车辆以均衡车辆通行需求为优化目标。针对CAVs在专用道上可能成为其他车辆通行障碍的情况,考虑换道安全和不同换道动机,设计CAVs进入和离开专用道的规则,建立换道决策控制模型;在此基础上,提出适用于不同优先级车辆的专用车道通行控制策略。通过仿真实验对所提方法的控制效果予以分析验证。实验结果表明:与不考虑特殊车辆优先通行的控制方法相比,虽然该方法的车均出行时间和人均出行时间分别增加了3.9%和2.8%,但特殊车辆的车均延误时间减少了59.6%以上;与IBL控制方法相比,该方法的车均出行时间和人均出行时间分别减少16.7%和14.6%,特殊车辆的车均延误时间减少13.5%,专用车道利用率提高36.3%以上,并且在CAVs渗透率大于0.4时获得最佳控制效果。该控制方法在特殊车辆优先通行方面,减少了单一控制策略的局限性,为交通控制和管理提供理论支撑。