城市高架快速路出口匝道与衔接交叉口整合控制研究

在城市高架快速路出口匝道与衔接交叉口处,为避免车辆排队回溯至高架快速路主线,提出可接受排队长度控制的出口匝道与衔接交叉口的整合控制策略。当出口匝道上排队长度超过可接受排队长度时,实行相应的绿灯相位延长策略或绿灯相位提前激活策略,通过调整衔接交叉口的信号配时,实现对出口匝道的优化控制。仿真结果表明:与出口匝道落地点控制策略相比,可接受排队长度控制策略在保证出口匝道车辆不溢出的前提下,使相交道路的平均排队长度和平均延误时间都有所减少。     

快速路出口匝道型交叉口转向交通分析

快速路出口匝道型交叉口是指交叉口进口道有快速路出口匝道的地面交叉口。通过分析快速路出口匝道的服务范围,以及快速路出口匝道型交叉口的转向交通特征,建立转向交通的特征模型,并有针对性地提出此类交叉口的交通组织方法,这对指导实际工作具有一定的参考价值。     

快速路入口匝道与衔接交叉口自适应协同控制方法

为提升城市快速路的交通运行效率,缓解快速路"上不去"现象,结合新一代感知技术,基于经典的ALINEA控制方法,将快速路主线、入口匝道及衔接交叉口作为协同控制对象.针对协同控制范围内不同的交通流运行状态,提出了4种协同控制策略,构建入口匝道信号控制算法及衔接交叉口信号优化算法.利用VISSIM软件进行交通仿真验证,结果表...     

拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制方法研究

在快速路系统中,出入口匝道是联接快速路与地面道路的纽带,同时也是最易发生拥堵的瓶颈路段。针对快速路出口匝道车辆拥堵问题,建立拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制模型,由两个子模型组成,分别是目标交叉口通行能力最大优化模型和下游交叉口车辆疏散最大优化模型。前者旨在提高出口匝道的通行能力,后者旨在保障目标交叉口方向来车到达下游交叉口后尽快疏散,案例分析结果表明:在快速路出口匝道拥堵疏解路径中,该模型求得的交叉口信号配时方案比采用Webster配时模型求得的单点信号配时方案在通过车辆数、车均延误以及平均排队长度方面分别优化了18%、22.3%和71.6%,大大加快了出口匝道拥堵疏解效率。     

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。     

快速路入口匝道与衔接交叉口联动控制优化方法

针对快速路入口匝道排队过长造成的衔接交叉口拥堵问题,提出一种快速路入口匝道和 衔接交叉口的联动控制优化方法。分析快速路匝道排队溢出原因,提出基于交通状态估计的入 口匝道与衔接交叉口的系统控制策略。以系统总通行能力最大和交叉口车均延误最小为目标, 分别从交叉口配时、匝道调节及系统排队长度这3个方面构建系统约束方程,建立快速路入口匝 道与衔接交叉口联动控制优化模型。以长春市典型快速路和交叉口为例,选择高峰、平峰、低峰 这3种交通环境,运用联动控制优化模型进行仿真实验,并与经典优化方法进行对比分析,结果表 明：不同交通状况下,联动控制优化方法均能有效改善快速路运行情况,缓解入口匝道排队溢出 现象,同时提高衔接交叉口通行效率;特别是在饱和交通状态下,联动控制优化方法表现优异,系 统整体车均延误和排队长度分别降低了5.67%和19.25%。     

城市快速路入口匝道控制策略与流程设计

基于城市快速路入口匝道控制的特点,设计了同时考虑快速路和地面道路的控制策略与流程。为充分发挥快速路主线的效率,控制流程首先根据快速路主线交通状况计算匝道调节率;当因交通分流导致地面道路服务水平不可接受时,采取修正调节率或者关闭匝道的措施。     

基于模型预测的城市快速路匝道流量协调控制

为保证城市快速路处于最大通行能力状态,提出了城市快速路交通流量的一种非线性模型预测方法,在此基础上,对快速路各入口匝道流量进行协调控制.以城市快速路某一拥挤路段为例进行了仿真研究,结果表明,该方法不仅能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定,而且匝道调节率平稳,同时该控制方法能保证各入口匝道交通需求的公平性.     

车联网环境下快速路出口匝道与地面衔接区多阶段控制方法

为了提高快速路出口匝道与地面衔接区的通行效率,提出了一种车联网环境下出口匝道与地面衔接区多阶段控制方法.首先,根据速度特性将出口匝道与地面衔接区划分为调整区、缓冲区和排队区.然后,针对衔接区车辆冲突频繁问题,提出了一种考虑相位优先级的车道变换策略.最后,在此基础上设计了三阶段快速路出口匝道与地面衔接区控制方法,并基于MATLAB和VISSIM搭建了车联网仿真环境.仿真结果表明:文中方法控制下衔接区路段间速度波动更小,平均速度提高了5％;与车联网速度控制相比,衔接区、排队区和缓冲区的延误分别降低了4％、6％和4％.此外,敏感性分析可知:当衔接区交通需求处于中等饱和度和渗透率大于70％时,本文方法控制效果优势最为明显.相关成果可为车联网环境下出口匝道与地面衔接区控制提供理论支持.     

城市快速路速度引导预测控制模型

在城市快速路控制系统中, 将速度引导作为控制变量, 建立了宏观动态交通流模型。以车辆总行程时间与速度引导为目标函数, 计算了城市快速路入口区域流量和匝道入口区域流量, 建立了快速路速度引导预测控制模型, 对速度引导进行优化设计, 利用MATLAB软件对下游交通流突变进行仿真分析。分析结果表明: 通过速度引导控制, 交通流平均速度由72.704 6km.h^-1上升到74.167 6km.h^-1, 交通流平均密度由23.011 2veh.km^-1下降到21.156 7veh.km^-1, 波动均小于8%;速度方差下降, 且最大值仅为420(km.h^-1)²; 速度引导控制前后的速度方差与密度方差之比分别为3.57、1.91;在交通流突变时段内, 速度引导控制前后的速度方差与密度方差之比分别为4.56、2.34。可见, 速度引导控制模型有效。     

快速路出口与衔接道路平交口的协调控制问题研究

当出口匝道接地点离交叉口距离太近时,采用基于优先控制思想的协调控制方法,在避免衔接交叉口的拥堵易回溢至快速路主线等方面有较好的实际应用效果。同时,优先感应采用国际通用的NEMA感应规则,可架起快速路控制与城市道路信号控制的桥梁,使两个原本独立的系统在本地控制层面有效地结合起来。     

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首先阐述了城市快速路进行交通控制研究的迫切性，进而根据快速路各密度区的交通特点，结合宏观、动态、确定性交通流模型，提出了一种中低密度区采用可变限速控制、中高密度区采用可变限速结合入口匝道控制的交通流控制策略。依据此方案，分别设计了可变限速控制器和入口匝道控制器，前者用于调节车辆速度以确保车流稳定，后者仅用于中高密度区以维持主线车流密度。最后，对系统进行仿真并作了相应分析。     

基于多智能主体的高速公路控制系统结构

高速公路交通量的增加对高速公路交通控制提出了更高的要求。传统的基于精确数学模型的交通控制方法很复杂并且在实际应用中往往达不到预期的控制效果，因此寻求新的有效的交通控制方法也就成为必然。多智能主体(Multi—Agent)技术是人工智能领域中的一个研究热点，单个Agent能够自主地、主动地对对象进行控制，并且Agent之间可以进行协作从而使整个系统达到更大的智能性。介绍多智能主体系统(Multi-Agent System，MAS)的概念，然后描述基于MAS的高速公路交通控制系统结构以及Agent的内部模块的功能，最后对Agent之间的协作进行了简要的分析。基于多智能主体的高速公路交通控制系统拥有一种全新的智能交通控制结构，它能够较好地克服传统交通控制系统所存在的缺陷，适应高速公路交通系统的复杂性和随机性。MAS技术的关键在Agent之间的协调，因此下一步的研究应该集中在Agent之间如何建立有效的协调机制。     

面向快速路交通瓶颈的混合交通群体节流控制策略

针对传统人驾车(HV)和网联自动车(CAV)组成混合交通条件下的快速路道路缩减瓶颈问题,从群体控制角度,提出了一种新的速度协调控制策略(简称节流控制策略);基于瓶颈交通状态和Greenshields模型,设计了领航CAV速度控制器;面向CAV节流群体组群过程的控制问题,提出了目标切换下的非线性控制器;构建了CAV节流群体类队列控制器,实现了基于瓶颈交通状态的群体形态与群体速度动态调节,进而联合领航CAV速度控制方法,周期性管控超过每组节流群体的车辆;提出了CAV纵向安全控制器来解决组群和群体演化过程的车辆安全问题。仿真结果表明：在快速路瓶颈路段下,对比传统交通系统,提出的动态节流控制策略CAV渗透率达到5%,在车流量分别为2 000、3 000、5 000、6 000 veh·h^-1条件下,可对应分别提高通行效率约5.87%、16.97%、11.07%、10.25%;在固定车流量为3 000或6 000 veh·h^-1的快速路混合交通瓶颈路段中,对比传统交通系统,若CAV渗透率分别为10%、20%、30%,受控交通系统的通行效率可提升约24%;通过对车头间距分析,受控CAV在节流全过程中无碰撞事故发生,且可与前车保持9 m以上安全距离。可见,节流控制策略在应对快速路瓶颈问题是有效的。     

城市道路中的通道控制模型

将高速公路中通道控制的概念应用于城市道路, 研究了这种控制模式在城市中的应用范围, 讨论了通道控制策略, 采用总行程时间作为控制变量, 分别推导了总行程时间的各组成部分, 并建立总行程时间最小控制策略下的通道控制数学模型和控制流程。数值算例结果表明: 采用总行程时间最小为控制策略的城市交通通道控制方法, 可使系统达到最佳。     

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。     

阻塞流状态下城市快速路交通流时空特性

根据时间序列中的自相关函数法, 判断交通流量、时间占有率与平均速度的时间序列的平稳性。根据混沌分析中的G-P算法, 将非平稳的交通流参数时间序列转化为平稳的交通流参数时间序列。引入了互相关系数的概念, 在阻塞流状态下, 计算了上游断面对观测断面以及观测断面对下游断面的互相关系数, 并应用K-S检验判断阻塞流状态下城市快速路进出口匝道的车辆到达特性。研究结果表明: 交通流量和时间占有率属于非平稳时间序列, 平均速度属于平稳时间序列; 当时间延迟分别取2、3、5min时, 在阻塞流状态下, 重构的交通流量相空间嵌入维数为4;观测断面的交通流参数不仅受相邻上游断面交通流参数传递的影响, 而且也受相邻下游断面交通流参数回溯的影响; 在阻塞流状态下, 城市快速路进出口匝道车辆到达特性符合负二项分布。     

基于粒子群优化的高速公路网集成优化控制模型(英文)

应用非线性最优控制方法, 研究了高速公路网的匝道控制和路径诱导的集成问题, 构造了集成控制的最优控制模型。在模型中, 以路网总耗时最小为优化目标, 以METANET模型为网络交通流模型, 考虑了控制变量的更新周期约束, 采用粒子群优化技术求解优化模型。仿真结果表明: 无控制时, 路网总耗时为3376 veh·h; 仅实施匝道控制时, 路网总耗时为3005 veh·h; 仅实施路径诱导时, 路网总耗时为2768 veh·h; 集成控制时, 路网总耗时为2464 veh·h。可见, 集成控制效果最优。