高速公路收费广场收费车道配置研究

为建设合理规模的高速公路收费车道提供科学的理论依据,运用流体力学模拟理论和排队论建立了车辆通过收费广场的延误时间模型。以车辆通过收费广场的总延误时间作为目标函数,总延误时间最小即收费车道个数最优。在进入过渡段和离开过渡段将车流比拟为流体,通过交通流量、交通流速、交通流密度三者间关系宏观描述车流聚集和消散的过程。对应于第2阶段,依据排队论的基本原理,建立关于收费车道个数的模型。然后建立总延误时间关于收费车道个数n的函数,通过表格和图形直观地得到最优的收费车道设置个数。流体力学理论建立的延误时间模型为收费广场收费车道配置提供了计算依据。     

高速路网不停车收费车道优化布设方法

合理设置高速公路收费站ETC (Electronic Toll Collection)车道数量，对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC (Manual Toll Collection)车辆混行的情况，考虑ETC的普及率，结合多用户路网均衡模型和排队论方法，建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标，优化设置进出收费站的ETC车道数量；下层模型为多用户路网均衡模型，反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构，表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为，并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法，利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向，解决了下降方向与步长难以计算的问题；通过内嵌优化函数的方式，保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效，且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析，结果表明：随着ETC普及率的提升，收费排队时长按照负指数趋势下降；与按比例布设ETC车道的方法相比，所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间，且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设，提高路网通行效率。     

基于节能减排的高速公路收费站处拥挤车流控制技术

针对高速公路收费站交通拥堵时车辆长时怠速且频繁启动导致油耗急剧增加的问题,提出了收费站拥堵车流交通控制系统.该系统通过设置车辆感应器防止收费亭空闲,利用车流控制灯将拥挤缓行的车流变为分批放行车流,综合考虑排队长度、收费通道数、收费广场长度、主线车道数、收费时间等因素,以排队系统中车辆油耗最低为目标,建立了车辆感应器和信号灯位置及信号灯时长等参数优化模型,从而实现了不增加车辆通行时间同时减少车辆怠速时间和停车次数的目的.最后结合实例,运用交通模拟技术对该控制系统效果进行了验证.结果表明:当收费站排队长度为2 000 m时,采用该控制系统可使车辆通过收费站的油耗降低90％.     

基于节能减排的高速公路流水作业式收费系统

为了提高高速公路收费站的通行能力,减少车辆在收费站的启停次数和排队时间,降低油耗和污染,实现节能减排的目的;通过实地调查分析收费过程和影响因素,优化了收费站的纵断面设计,采用流水作业的方式进行收费,从而提高收费站的效率。确定纵坡坡度、坡长、服务器间隔等设置的要求,并建立收费站车辆的油耗、时间模型,得出排队长度越长,降低延误和油耗的效果越明显的结论。研究表明:当排队长度为50辆小客车时,车辆通过收费站的总延误可降低58.4%,总排污量可降低74%。流水作业收费模式高效、节能环保,该模式为高速公路自动收费系统的研究提供了新的思路。     

考虑车辆排队长度的动态用户最优路径选择模型研究

基于交通流理论，建立了路段下游交叉路口前车辆排队长度、路段车流密度的数学模型，提出了新的路段阻抗函数。运用该阻抗函数建立基于路径的动态用户最优路径选择变分不等式模型，给出了该模型的启发式算法。实例分析表明，当路段上有排队时，若将车辆排队处理为质点，则低估车辆路段走行时间，被低估的相对差距约为22％；新的阻抗函数能较好反映路段的阻抗。     

环形信号交叉口进口道车辆延误及排队长度计算方法

由于环形交叉口的内在局限性,大部分的环形交叉口被改造为常规的十字交叉口或环形信号交叉口。为了分析环形交叉口内车流特性,针对环形信号控制交叉口,分析影响进口车道车辆延误与排队长度的因素;提出了2种常见的环形交叉口相位方案;根据每种相位方案,考虑进口道内侧车道、外侧车道的交通流运行特性,分别建立了进口道内侧车道、外侧车道的车均延误和平均排队长度计算模型,将内外侧车道区别考虑有利于分析环形交叉口内车流特性。以哈尔滨市博物馆环形交叉口为例,通过Vissim仿真软件得到仿真结果,将模型计算结果与仿真输出结果进行比较,结果基本相近。论证了模型的准确性。     

高速公路出入口收费车道数研究

根据收费站交通流特征、通行能力、收费方式、服务水平等,找出适合高速公路出入口收费车道数的计算方法,为今后高速公路收费设施规模的确定提供技术支持.根据2007年山东省高速公路的出人口交通流量数据,采用排队论分析收费站车流量,对收费站交通流分布特征、收费方式、收费时间、收费车辆延误、最大通行能力和服务水平等进行分析.根据实际数据与预测结果相对照,预测结果能够满足高速公路收费站的需求.山东省部分高速公路收费设施的改扩建已经采用了本研究结论.     

考虑收费影响的公路路段行程时间函数研究

研究了道路收费对路段行程时间函数的影响 ,将这种影响分为收费过程对路段行程时间函数的影响和收费额对路段行程时间函数的影响 ,应用排队论和交通流理论推导出计入道路收费影响的新的公路路段行程时间函数模型 ,该模型考虑了三个方面的时间 :收费过程附加的行程时间、收费额转换时间以及道路路段行程时间。新的路段行程时间函数模型克服了传统的路段行程时间函数模型没有考虑道路收费的影响的局限性。     

公路桥梁随机车流的平稳性和各态历经性检验

根据6条公路桥梁28条车道上的WIM系统实测车辆信息,分别生成了各车道上的随机车流类型过程.用随机过程理论分别计算得到各随机车流类型过程的集合均值、集合相关函数、时间均值、时间相关函数等随机特性参数.进一步对比分析,验证了所建立的随机车流类型过程的平稳性和各态历经性.结果表明:从实际公路上调查一定数量的车辆,其统计特性能够代表总体样本的车流信息,对车辆各种特征的统计结果具有代表性,可为公路桥梁随机车辆荷载模型的建立提供参考.     

短连线交叉口信号配时优化

针对短连线交叉口传统信号配时方案造成的车队排队超过路段距离,车流上溯诱发上游交叉口拥堵的难题,建立信号周期模型。以通行能力与车均延误时间之比最小为目标函数,以进口道车辆最大排队长度为约束条件,利用线性规划理论求解,同时探讨模型成立条件。最后选取实例,进行验证,仿真后提出相应评价参数与传统信号配时方案进行对比。     

考虑次干道出入车辆和行人过街影响的单向绿波相位差优化方法

针对干线绿波控制效果受次干道出入车辆和行人过街影响的实际问题,首先在分析上游次干道左转车辆对下游交叉口排队影响的基础上,将两相位排队消散模型改进为4相位排队消散模型,并依据该模型对传统相位差进行优化;然后分析行人过街对干线车流的影响,采用加权平均法计算车辆因行人过街干扰而产生的时间延误,并据此进一步对相位差进行优化.最后利用Vissim进行仿真验证,结果表明:改进的绿波控制优化方法和传统绿波控制方法相比,车均延误减少了20.5%,车均停车时间减少了17.6%,车均停车次数减少了8.7%,平均行程时间减少了3.5 s,对于干线绿波协调具有更好的控制效果.      

基于自由流时间的交通拥挤收费费率研究

在分析影响交通拥挤收费费率的交通量大小、道路条件、拥挤持续时间、居民消费心理、排队延误等因素的基础上,给出了拥挤情况下基于自由流时间的广义交通费用函数,根据交通平衡理论,建立了交通拥挤收费的固定需求UE平衡模型,并使用方向搜索法,利用C#和C＋＋编程对模型进行求解,最后通过算例分析,得出结论：对单个路段而言,一味的提高收费费率可以降低其相应的路段拥挤度,而对于整个研究路网而言,一味的提高路段收费费率并不能降低整个路网的拥挤度,可能会引起整个路网更加拥挤,因此,必须制定合理有效的收费费率,才能达到预期的效果。     

排队论在高速公路收费系统中的应用研究

该文运用排队论,对高速公路收费系统建立了M/M/N排队模型,并分析了高速公路收费站服务强度、队列中排队等待的平均车辆数、车辆平均等待时间,进而计算出了适合在不同服务水平下的收费站最大通行能力。     

基于M/G/K排队模型的北京地区高速公路收费站通行能力研究

在分析高速公路收费交通流行运行特征的基础上，采用较符合实际的M／G／K排队模型，利用北京地区高速公路收费站的实测数据，推算出实行计算机辅助收费的各种收费制式收费站通行力指标。     

单点交叉口鲁棒优化信号配时研究

为了消除单点信号控制不适应交通流波动的缺陷,提高信号控制的稳定性,建立了多目标信号配时优化模型.该模型以平均延误时间最短,通行能力最大,以及鲁棒性最好即流量波动时车辆延误标准差最小为目标,以有效绿灯时间、总时长、各方向最大滞留车辆数为约束条件,对定时信号配时参数进行优化,并利用遗传算法对模型进行求解.求解结果表明,该方...     

基于仿真的高速公路混合收费站通行能力确定方法

高速公路收费站通行能力直接决定了高速公路的通行能力,在总体上制约着公路的交通运行状况。随着电子收费系统(ETC)技术的推广和应用,大量人工收费车道和ETC收费车道并存的混合收费站随之出现,合理地确定混合收费站通行能力是收费系统设计的重要问题。分析了高速公路混合收费站中人工收费和ETC收费的交通流特性,结合现场实际调查数据标定参数并建立了VISSIM仿真模型,获得了收费站人工收费车道和ETC收费车道数在不同比例的情况下收费站的综合通行能力,并给出了收费站通行能力最优时,ETC交通量占总交通量的最佳比例。此外,研究还进行了收费站综合服务能力仿真研究,给出了在输入交通量一定的情况下,ETC交通量分别占10%、30%、50%的情况下收费站的服务能力。研究为混合收费站的合理通行能力确定,以及ETC车道开设方法提供了重要的参考。     

干道协调控制相位差模型及其优化方法

通过对协调控制系统进行相位优化设计,综合考虑各路段的平均车速、车流的离散性、相交道路的转弯车流以及车辆到达的不均匀性等各种影响干道协调控制方案实施效果的主要因素后,建立了一种新的干道协调控制相位差模型.以干道控制系统的总延误与总停车次数作为相位差模型的输出,对上、下行车队在交叉口的延误规律进行了分析,并利用Matlab编程计算来实现相位差的优化.结果表明:该优化模型为解决干道协调控制相位差优化问题提供了一种新方法.     

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。