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给出了一个物理排队条件下的考虑多种交通模式相互作用的离散时间动态网络装载模型,模型将的单一模式动力波理论扩展为多模式的动力波理论,假设路段上只有两种流量状态:一个是后向波,不同模式车辆处于拥挤状态时,车辆不能通过超车来改变车辆速度,进而导致处于排队中的不同模式车辆速度趋于一致,进而只以一种拥挤波向后传播;另一个是前向波,由于不同模式车辆处于自由流状态,车辆按照自身速度行驶。根据路段出入口的不同模式车辆的累计车辆数,以及路段波速,计算可能的路段出入口流量;并以此为基础,进一步计算路段的实际出入口流量。仿真试验结果表明,模型能够很好的反映多模式拥挤排队状况。     

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在T型交叉口中存在直行、左转、右转三种车流.在考虑所有方向车流的情况下,本文提出了一种用于研究无信号T型交叉口交通流特性的元胞自动机模型.模型采用了防止车辆之间发生碰撞以及出现死锁现象的规则.通过模型模拟,本文分别研究了主干路车辆流入率、各车道的左转车流和右转车流对交叉口的影响,其中右转车流的影响是研究重点.结果表明,右转车流量的增加可以促进次干路和主干路内侧车道流量的增加,但是会减少主干路外侧车道的流量;当主干路外侧车道车辆流入率足够大且内侧车道车辆流入率足够小时,次干路的右转车流会促进主干路外侧车道的流量增加.     

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了解路段旅行时间随交通状况变化特性对利用探测车等新式交通检测技术估计交通状态非常重要.基于交通微观仿真模型,分析了路段旅行时间随交通状况的变化特性,验证了平均路段旅行时间是否能够采集通畅、拥挤到堵塞这三个状态,以及是否能细分这三个交通状态.结果表明：（1）平均路段旅行时间能够判断上述三个状态;（2）在拥挤阶段,随着交通状态恶化,平均路段旅行时间逐步增加,因此能够细分拥挤状态为多个子状态,但由于在通畅阶段,即便流量增加,平均路段旅行时间基本不变,因此无法细分通畅状态,细分通畅状态需要流量信息;（3）路段旅行时间在拥挤状态时处于双峰分布,难以用少量的探测车提供的数据可靠地估计平均路段旅行时间.     

基于元胞自动机的附加导流岛型出口仿真建模

为研究附加导流岛型出口对快速路交通流的影响，本文建立针对附加导流岛型出口的元胞自动机模型。基于KKW (Kerner Klenov Wolf)模型，引入3种换道规则并分段设定，以描述附加导流岛型出口影响下的车辆换道行为。针对主辅路直接衔接的几何特点，对主路车辆经由出口驶出的过程等效简化，定义附加导流岛型出口下的车辆驶出规则。模型的数值仿真结果表明：导流岛通过引导辅路车辆在导流岛上游向外侧车道合流，能够使辅路下游的内侧车道起到辅助车道的作用。在此设置下，辅路车流对车辆驶出造成的直接干扰得到缓解，主路的通行效率显著提高。然而，辅路车辆经过导流岛后的强制换道会对驶出的平稳交通流造成扰动而诱发局部拥堵， 影响驶出车流的进一步疏散，导致主路饱和流量和平均速度的下降。此外，导流岛使得辅路形成道路缩减瓶颈，在其影响下，辅路总饱和流量大幅下降。导流岛对辅路内侧车道的占用使得其流量和平均速度均低于外侧车道，通行效率受到更大的影响。     

Property Analysis of Urban Road Travel Time

To estimate arterial link traffic condition based on probe vehicles, it is necessary to investigate the fluctuation characteristics of road travel time with traffic condition. On the basis of micro traffic simulation model, this paper analyzes the fluctuation of road travel time with traffic condition, and examines whether the mean travel time can reflect the variation of traffic conditions including free flow, congestion to traffic jam. As a conclusion, (1) mean link travel time can be used to identify free flow, congestion, and traffic jam; (2) mean link travel time divides congestion condition, but cannot subdivide free flow condition; (3) in the condition of congestion, travel time is distributed as a two-peak mode, and the average travel time is difficult to be estimated by small size sample.     

考虑动态交通流的停车场车辆最优疏散模型

为有效地制定停车场车辆疏散方案,缩短车辆疏散时间,研究了考虑道路网动态交通流特征的停车场车辆最优疏散模型.首先,根据排队论将停车场每个出口车道的车辆排队抽象成一个M/M/1/1排队系统,分析出口道路交通流车头时距对车辆离开率的影响,从而估算车辆在停车场内的排队时间.其次,构建道路网节点交通流均衡模型和路段交通流均衡模型...     

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本文建立了动态用户最优（DUO）配流问题的双层变分不等式（VI）模型，该模型能够同时选择出发时间和路径，使得乘客在任意时刻都能够选择负效用最小的出发时刻和阻抗最小的路径。文中用基于混沌优化分析的算法来求解这个双层变分不等式模型，其结果不仅能够告诉出行者应该在什么时刻出发，而且还能够计算每个小时段的路段流入率、流出率及路段流量，从而达到对行人进行诱导的目的。     

考虑多前车反馈的智能网联车辆跟驰模型

基于智能网联车辆(Connected Autonomous Vehicle, CAV)跟驰特性,本文研究CAV跟驰模型.考虑多前车电子节气门角度反馈,构建CAV跟驰模型,并应用稳定性分析方法,推导所提模型稳定性判别条件.以考虑3辆前导车的CAV跟驰模型为例,设计数值仿真实验,分析不同CAV比例时混合交通流的安全性.模型稳定性分析表明：所提模型相比已有模型(CAV的T-FVD模型及常规车辆FVD模型)具备更优的稳定域,且考虑前车数量越多、多前车反馈权重系数越大,所提模型的稳定性越好;相同取值条件下,距离越远处的前车反馈权重系数对所提模型稳定性的影响越大.数值仿真表明,CAV有利于降低交通流的车辆尾部碰撞安全风险.     

城市快速路匝道出口交织区交通冲突特性研究

为了研究城市快速路匝道出口及交织区的交通运行特性,以长春市具有代表性的快速路匝道出口作为调查对象,以调查实测的数据为基础建立模型,分析交通冲突特性、交通流流量特性及密度特性,建立研究路段交通冲突数与流量和交通密度的关系模型。研究结果表明,快速路出口处车流量的冲突数随着交通流量的增加而增加,而与交通密度的关系中则存在一个临界值(交通密度达到131辆/km,交通流变为强制流)。本文研究成果可以为城市快速路匝道出口控制提供理论依据与参考借鉴。     

面向单向交通路网的绿波协调设计方法

为提高单向交通路网运行效率,本文提出了一种单向交通路网绿波协调控制方法。首先, 分析不同类型的单行环路特征,考虑行人专用相位,建立单行环路中的路段行驶时间与交叉口信 号配时参数之间的约束关系,推导环路偏移绿信比的计算公式,以所有路段平均偏移绿信比最小 作为优化目标,给出最佳公共信号周期优化算法;然后,分析环路偏移绿信比与各路段偏移绿灯 时间的关系,根据约束关系将各个最小环路的偏移绿信比分配到环路上的单向路段,推导绿波带 宽大小计算方法;随后,以单向交通路网平均带宽占比最大为目标优化交叉口绿信比,给出交叉 口相位差计算方法,实现单向交通路网信号协调控制方案的优化求解;最后,以一个3×3的单向交 通路网为例进行案例分析,结果表明：利用本文方法求得的信号配时方案可以获得明显的绿波效 果,能够使所有交叉口的带宽占比均在70%以上,总体绿波效果优于SYNCHRO方案。针对未饱 和状态下的3种不同流量输入条件,利用VISSIM仿真实验,发现与SYNCHRO方案相比,本文提 出方案的路网直行车辆平均延误时间分别降低了9.0%、16.4%、26.1%,平均停车次数分别降低了 31.2%、48.8%、41.6%,路网的服务水平明显提升,有效验证了本文方法的可行性与优越性。     

考虑右转车流的交叉口交通岛比选设计

交通岛设计的关键是确定右转车流在进口道分流区及出口道合流区的交通组织,在此基础上进行方案设计和通行能力评价。目前的设计缺乏对在不同右转流量条件下方案优化和比选时的定量化分析。本文提出右转车流在不同交通组织条件下的四种交通岛设计方案,并采用通行能力模型对进口道分流区及出口道合流区通行能力进行评价,提供不同右转车流需求下的交通岛最佳设计方案。算例结果表明:随着右转车流量的变化,本文提出的四种交通设计方案与右转车流的四个流量区间一一对应,能够满足复杂条件下的城市交通精细化设计需求,解决了目前设计单一化、非定量化的弊端。     

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为解决移动交通流检测技术中无法合理确定出探测车样本比例的问题，提出了既满足交通流参数估计需求又达到一定路网覆盖率的探测车样本比例综合模型，该模型包括定位误差、探测车数据上传间隔、数据分析时长、路段交通流特性、路段长度、道路类型等多个影响因子，论证了在探测车数据无误差情况下路段平均速度估计时探测车占交通流的比例与其他因子之间的相互关系，VISSIM仿真数据表明利用该模型确定的探测车样本数据可有效实现路段平均速度估计。     

隧道结构对高速列车穿行过程气动特性的影响

以CRH2型高速列车穿行隧道过程的气动特性为研究对象,建立了列车模型及具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道计算模型,并与相同工况下的模型实验进行对比,验证了仿真模型的可行性.以kε-湍流模型为基础,对高速列车以不同速度进入具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道时的外流场进行了仿真模拟.分析了列车在进入隧道时压缩波的产生机理,得到了列车表面风口在车体进入隧道过程中的压力波动情况.仿真结果表明：隧道缓冲结构的缓冲性能按抛物线型、线性、不连续性的顺序依次减小;压力值随阻塞比增大而线性减小.由此提出了减小列车进入隧道时表面压力波动的方法.     

考虑出行者不同理性程度的拥堵交通流分配方法

为研究出行者感知偏好对交通分配结果的影响,本文构建了微观路径选择模型,提出拥堵条件下受路段通行能力限制的交通分配算法。引入出行者决策过程中的后悔和无差别化阈值,考虑出行时间和排队时间的心理感知差异,构建不同理性程度下的路径选择概率模型。在集计水平上,考虑当前路段及其上下游路段通行能力限制、路段车辆空间排队和溢出,提出路段车流量流入、流出的修正方法。采用增量加载分配方法,研究路段车辆的消散特性,再现了从个体路径决策到宏观路网状态的演化过程。基于Nguyen-Dupuis仿真网络,比较不同算法下各路段的拥堵车辆和各路段车辆流入、流出情况。结果表明：出行者个人偏好感知会显著影响拥堵路段的成本函数,是出行者路径选择的关键因素,但是出行者个人偏好对非拥堵路段的车辆流入、流出影响较小;考虑个体偏好的交通分配方法能降低路网的平均饱和度。本文提出的考虑有限理性的拥堵交通分配方法可应用于拥堵路网的交通诱导,有利于促进道路资源的合理利用。     

基于流体逼近的路段交通流动态加载研究

路段交通流动态加载是动态交通网络分配模型中的重要组成部分,在路段交通流动态加载中,离散形式或者连续形式的点排队模型被广泛使用.本文在以往研究的基础上,提出基于流体逼近的连续型点排队模型,克服了原有点排队模型中排队负值的情况.通过分析可以发现,原有点排队模型实质上属于具有单一服务台和无限容量的排队模型,基于流体逼近的思想重新定义了原有点排队模型.其中3 个主要部分是流量守恒模型,车辆流出模型和时间相关的服务台模型,这3 个模型全部都是连续的.由于连续点排队对计算需求较高,本文将连续的排队模型离散化,模拟了3 种不同场景下车辆驶出、路段排队情况.本文模型克服了原有点排队中的负排队现象,并且排队过程满足先进先出的原则,模型具有良好的模拟效果.     

车联网环境下CACC车辆通信概率分析模型

汽车协同式自适应巡航控制(CACC)系统成功应用的前提和关键,是要保证道路上的CACC车辆能与一定距离范围内的其他车辆进行互联通信.本文依据元胞自动机的基本思想,将道路离散成均匀一致的格子单元系统,并基于交通流理论和概率论,构建了车—车通信概率与CACC车辆市场占有率、交通流密度(或占有率)、速度、车头时距,以及DSRC有效作用距离之间的数学关系模型.通过大量的数值模拟实验和美国加州I880高速公路交通流数据对模型进行分析测试,表明该模型可分析不同交通流状态下道路上不同CACC车辆市场占有率,DSRC有效作用距离时的车—车通信概率.本文的研究成果对于未来促进CACC车辆的推广应用具有重要意义.     

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为了研究驾驶疲劳对道路交通流运行状态的影响,提出了一种改进的一维元胞自动机交通流模型.在周期性边界条件下,通过分析驾驶员的疲劳特性,考虑驾驶疲劳对驾驶员驾驶行为的影响,分别对疲劳车辆与正常车辆制定各自的演化规则,并以此对车辆进行状态更新,以建立改进的交通流模型.通过计算机仿真实验,得出不同疲劳车辆比例下车流密度、速度与流量的关系数据,并分析了疲劳车辆对交通流安全性的影响.仿真结果表明,对于本文改进的模型,随着道路上疲劳车辆比例的增加,交通流的拥堵呈分散趋势,车辆的拥堵频率显著提高,整体车流的安全性有所下降.同传统的SDNaSch模型相比,能够更好地描述道路交通流的实际运行状态.     

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分析了高速道路交通事故发生后事发路段行程时间构成，提出在上游交通需求大于瓶颈段的通行能力的情况下，事发路段的行程时间由四部分组成，并给出了各部分的计算模型；利用车流波动理论推导出瓶颈处的排队长度，并进一步给出排队车辆数，得出了车辆在瓶颈段上游行驶时间的模型和在瓶颈前排队等待时间的模型。本研究为开发高速道路紧急救援系统提供了理论依据。     

智能网联环境下复杂异质交通流稳定性解析

针对网联车辆与普通车辆构成的异质交通流，考虑网联车辆车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)不同通信技术，研究复杂异质交通流稳定性.基于李雅普诺夫理论，分析对比不同通信技术下网联车辆与普通车辆构成的异质交通流稳定性；基于V2V、V2V/V2I的网联车辆和普通车辆以不同比例混合时，进行异质交通流稳定性判别及稳定域解析.通过数值仿真，验证理论解析的正确性.研究结果表明，基于V2V/V2I的网联车辆比基于V2V的网联车辆混入对异质交通流稳定性改善效果更显著.基于V2V、V2V/V2I的网联车辆同时汇入普通车辆交通流的情况下，当基于V2V的网联车辆比例较低时，不会明显提高异质交通流稳定性；而基于 V2V/V2I的网联车辆即使在低比例时，也会显著改善交通流稳定性；且基于V2V网联车辆比例较低时，平衡态临界速度值随着基于V2V/V2I网联车辆的比例增加近似呈线性减小.     

智能网联环境下复杂异质交通流稳定性解析

针对网联车辆与普通车辆构成的异质交通流,考虑网联车辆车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)不同通信技术,研究复杂异质交通流稳定性.基于李雅普诺夫理论,分析对比不同通信技术下网联车辆与普通车辆构成的异质交通流稳定性;基于V2V、V2V/V2I的网联车辆和普通车辆以不同比例混合时,进行异质交通流稳定性判别及稳定域解析.通过数值仿真,验证理论解析的正确性.研究结果表明,基于V2V/V2I的网联车辆比基于V2V的网联车辆混入对异质交通流稳定性改善效果更显著.基于V2V、V2V/V2I的网联车辆同时汇入普通车辆交通流的情况下,当基于V2V的网联车辆比例较低时,不会明显提高异质交通流稳定性;而基于 V2V/V2I的网联车辆即使在低比例时,也会显著改善交通流稳定性;且基于V2V网联车辆比例较低时,平衡态临界速度值随着基于V2V/V2I网联车辆的比例增加近似呈线性减小.