公交车与社会车辆混合行驶下的交通流模型研究

速度在交通流模型中通常定义为路段车辆的平均行驶速度。但是当路段上社会车辆与公交车辆混合行驶时,社会车辆的平均速度往往要高于公交车辆的平均速度,如果将路段所有车辆的平均行驶速度作为公交车辆的平均速度或社会车辆的平均速度是不合理的。因此,通过对实测数据的分析,本文分别建立了公交车辆与社会车辆的速度模型,这两个模型为正确地分析路段车辆的运行状态、合理地计算车辆路段行驶时间提供了参考。     

车辆运行速度和成本模型的建立

在经过大量实际调查和对观测数据进行分析的基础上，运用数理统计等多种方法，研究我国山区一般公路车速、交通量、运输成本的变化规律，建立相应的车辆运行速度模型和汽车运输成本模型。     

基于收费数据的高速公路车辆运行速度算法

为精准统计高速公路车辆平均运行速度,依托联网收费数据,分析影响平均速度统计结果的多源干扰因素,提出2种处理干扰因素的研究思路,估计每种思路的统计误差,通过在服务区开展调查获取驶入概率、间隔行驶里程、停驶时间及其占总行程时间的比例,引入变异系数对比停驶时间和间隔行驶里程的波动情况,明确在总行程时间中剔除服务区停驶时间的研究思路的局限性,基于间隔行驶里程分布区间中位值,通过样本量加权计算车辆驶入服务区的间隔行驶里程,结合陕西省2019年6月客货车辆平均行程的交通量分布情况,最后提出以206 km为间隔行驶里程、省内出行车流、ETC客车和货车作为统计约束条件,在联网收费数据中寻找不驶入服务区的短途行驶车辆作为最优样本来完成平均运行速度统计方法改进,通过陕西省数据验证统计方法的可行性。研究结论可为路网运行状态分析、路段车辆安全风险评估与监测提供有力的技术支撑。     

道路车辆运行速度和运行费用模型体系

本文根据道路投资经济分析不同层次的用户需求，提出了用可用于道路投资经济分析的道路车辆运行速度和运行费用模型体系，以及对该体系进行进一步研究的思路和技术路线。     

基于高斯混合模型的车辆自由流速度分布

基于车辆速度参数是描述交通流运行的最基本参数之一,在交通状态评价与交通安全性分析中具有的重要作用,针对城市道路不同种类车型混合运行的特征,提出采用高斯混合模型来描述自由流状态下的车辆速度分布.结合实测速度数据中的双峰分布特性,将混合车流车型分为大型车与小型车2类,进而建立了2类型的高斯混合模型,并采用期望最大化算法对模型参数进行估计.通过实测数据验证结果表明,模型能够很好的拟合观测速度数据,并能够有效区分不同类型车辆速度,为确定不同类型车辆限速标准、分析不同类型车辆相互影响提供理论依据.     

高速公路直线段车辆稳定运行速度模型

运用车载高精度GPS设备，以直线段小客车的运行速度为主要目标，采集了高速直线段车辆连续运行速度数据，在分析高速公路直线段长度、直线段相邻平曲线半径对车辆运行速度影响的基础上，根据平曲线半径不同，将直线段划分为3组，分别建立了直线段车辆稳定运行速度的数学模型。     

公路平直路段运行速度模型分析与优化

对中国现行公路项目安全性评价指南提出的"平直路段运行速度测算模型"中的加速方式进行了分析,通过研究典型路段车流的运行速度规律,找出平直路段测算模型存在的问题,并采用速度微分方程推导、加速时间和加速距离计算、加速曲线绘制等方法对运行速度平直路段的加速方式进行了研究,最终提出"动态加速度"的概念,优化得到能科学表征出平直路段运行速度变化的即时加速度计算方法(动态加速法)。结果表明:动态加速法将即时加速度与即时速度和期望速度有机地联系起来,更好地模拟出汽车在平直路段上的实际加速状态;经与车辆加速曲线图表对比,动态加速法优化和完善了现有平直路段加速度获取方法,具有较强的理论价值和实用价值。     

基于一种交通状态系数的城市路网交通状态评价研究

针对以往城市路网交通状态评价研究中大多从中观角度将路口归入路段而忽略了交叉口对路网交通状态影响的问题,选取交叉口进口饱和度和路段平均行程速度作为路网状态评价的基本参数,将宏观路网交通状态评价与微观交通状态分析相结合,定义了一种新的路网交通状态系数,作为交通畅通行驶的阻抗,研究确定了路网交通状态系数临界值,提出了一种新的...     

混合动力公交车运行试验线路选择方法

混合动力公交车投入运营前后,为掌握其综合性能特点和实际成本效益。对其进行现场测试是很有必要的。文中详细介绍了一种针对混合动力公交车燃油经济性能测试的试验线路选择方法。通过后续试验数据分析表明。该方法具有很好的可操作性、实用性和选取线路代表性。     

基于车辆轮廓特征的非混合交通状态评级方法

提出了利用车辆轮廓分块计算结果作为参数对非混合交通流状态进行分析评级的方法。结合非混合交通流的特征,将其划分为稳定流和非混合流2种类型。方法首先对车辆轮廓特征进行提取、跟踪,并进行纵向等距分块处理,然后利用计算结果,对交通流状态度进行评级。实例表明,新方法能够有效处理非混合交通流视频,合理估测交通状态等级。此外,新方法运算量小、简单高校、可扩展性强、实时性高,可用于需要对交通信息进行实时处理的应用。     

基于交通流元胞自动机模型的车辆当量换算

将一维元胞自动机模型用于模拟周期性边界条件下高速公路的车流运动,用随机慢化FI模型对一定交通环境下车流的车速与密度之间的关系进行仿真分析。探讨了不同车型和车速对道路最大流量(最大通行能力)的影响。依据不同车型在同一道路上的不同通行能力,提出了一种不同车型车辆之间当量换算系数的确定方法。在模拟仿真过程中,考虑不同类型车辆的最大行驶速度及所占空间不同,仿真模型具有不同的参数。通过计算机模拟,得到不同车型的交通流基本图,根据相同道路条件下的最大流量值,给出了以通行能力作为基准时当量换算系数的计算公式。     

基于稳定性和宏观交通流模型的车辆路径规划

为了提升车辆的安全性和能量利用率,从路径规划的层面出发,针对避免车辆遇到极端工况及低效率工况的问题,提出将车辆稳定性判据模型和交通流模型相结合的方法来规划车辆路径,使得车辆在路面湿滑情况下实现快速、安全的行驶。使用交通流模型预测车辆未来将要面临的交通环境变化,再使用稳定性判据模型评估未来交通的安全性,以便为混合动力车辆规划出最快且最安全的路径。具体来讲,为了预测混合动力车辆未来将要面临的车速及车流密度的变化,使用通量矢量分裂格式求解广义Aw-Rascle-Zhang（GARZ）宏观交通流模型。此外,使用驾驶人在环仿真平台PreScan,收集了同一驾驶人在不同车速及不同相对前车距离时给出的前轮转向角响应。基于前轮驱动（FWD）前轮转向（FWS）车辆和全轮转向（AWS）分布式驱动车辆（DDV）的Simulink模型,给出了不同前轮转向角对应的轮胎力饱和因子（δ_TFSC）响应。使用人工神经网络训练不同车速和车流密度对应的δ_TFSC,建立了车辆的稳定性判据模型。使用新建立的稳定性判据模型对交通流模型预测的参数（车流速及车流密度）进行稳定性评估。然后,基于以上的方法优化了车辆行驶路径,以确保车辆在湿滑路面上的行驶安全。最后,使用US-101真实交通流数据来验证交通流模型的预测结果。经实例验证得出：交通流模型与车辆横向稳定性判据模型相结合可以从路径规划的层面保证车辆安全行驶并提升交通系统的通行效率。     

城市交通路段机、非混合运行速度特性分析

近年来,交通问题受到了国内外专家们的重视,提出了各种各样的交通流模型,其中元胞自动机(cellular auotmation,CA)交通流模型的研究受到了广泛的关注.但是通常在元胞自动机模型中并没有考虑非机动车,然而机、非混合路段在我国大量存在.文中提出的机非混合元胞自动机模型模拟了3种车辆(长车、短车、非机动车)在混合路段上的运行,分别对3种车辆在不同密度、混合比例的情况下进行了计算机模拟,最后对运行的数值结果进行分析.该模型能够更加合理的描述机、非混合道路上车辆运行的状况,并且更加符合我国交通流中大量非机动车存在的特点.     

车速对交通安全的影响及管理研究

车速对交通安全有显著影响。通过分析车辆速度及其离散性对交通事故数量及其严重程度等方面的关系,认为：车速越高,其离散性越大,造成的交通事故数量、事故率以及事故后果严重性越大;相邻路段车辆运行速度差异越大也会增加道路交通的危险性。提出合理限制车速、减少速度离散性以及注重相邻路段车速协调性等速度管理措施。     

基于运行速度的道路视距分析方法

阐述了目前规范中的视距确定方法,分析了该方法中需要关注的问题;通过具体工程案例分析,指出了利用运行速度进行视距分析时,道路线形设计中需要重点考虑的问题;同时通过对道路交通安全的深入探讨,认为在线形设计中应考虑运行速度的影响,以进一步保障道路交通安全。     

高速公路交通流密度的主线速度控制设计方法

结合高速公路出入口的实际设置情况、高速公路交通流的运行特点以及高速公路主线速度控制方式的实际需要,对经典高速公路宏观动态交通流模型进行了一定的修正;针对改进后的交通流模型,利用非线性系统控制中的反步设计方法,给出了求解控制率的矩阵方程;并提出了使用模糊控制方法进行主线速度控制的设计思路,为解决交通流模型难以确定、交通流参数难以检测等情况下的交通流密度主线速度控制问题提供了一种新方法。     

基于浮动车定位数据的高速公路区间平均速度估计

通过对浮动车定位数据情况的分析,可知大部分速度估计算法仅适用于采样时间间隔不大于行程时间的情况,为在相同浮动车比例以及采样时间间隔的条件下,提高数据利用率,以提高速度估计结果的路网覆盖率,提出两种速度估计算法:车辆跟踪法、速度-距离积分法,并给出路段区间平均速度自适应估计模型.使用真实交通流OD 数据进行仿真,结果表明...     

智能网联环境下的混合交通流LWR模型

LWR（Lighthill,Whitham and Richards,LWR）模型可推演交通流宏观状态演化过程,在智能网联环境下混有协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC）车辆混合交通流LWR模型的研究,可为该混合交通流的宏观动力学特性分析提供理论工具。应用加州伯克利PATH真车试验验证的CACC模型作为CACC车辆跟驰模型,采用智能驾驶人模型（Intelligent Driver Model,IDM）模拟驾驶人在智能网联环境中的"智能"驾驶特性。基于不同CACC车辆比例下的混合交通流基本图,证明混合交通流基本图的切线斜率为交通波在混合车队中传播的波速,建立混合交通流LWR模型的一般性解析框架,得到混有CACC车辆的混合交通流LWR模型。最后,针对LWR模型冲击波特性,在6组平衡态条件下进行数值仿真试验。研究结果表明：所建立的混合交通流LWR模型可较好地描述不同CACC车辆比例时冲击波在混合车队中的传播波速;冲击波波速理论值与仿真均值的相对误差基本控制在10%以内,当冲击波处于由正向波转变为反向波的过渡阶段时,相对误差较大,为19%~26%,但绝对误差仍然较小。研究结果一方面可为混有CACC车辆的交通流宏观状态演化提供理论参考,具有推动该混合交通流其他宏观模型研究进展的积极作用;另一方面,建立的混合交通流LWR模型解析框架能够适应CACC车辆与人工-网联车辆跟驰模型选取的多样性,同时可为其他类型混合交通流LWR模型的建立提供理论支撑。     

基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测

以多点的道路交通状态为研究对象,把道路交通状态单点预测向多点同时预测扩展,提出了基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测方法。首先,利用道路交通状态的多点时间序列数据建立多维自回归模型,转化状态空间模型形式,接着利用EM算法估计状态空间模型参数,从而得到多点道路交通状态的状态空间模型;其次,根据时间序列数据估计系统状态,利用卡尔曼滤波算法进行一步预测,补充新的数据并更新系统状态递推预测;最后,利用某城市快速路上相邻6个交通检测器采集的多点时间序列数据验证模型的有效性,并与卡尔曼滤波单点预测方法相对比。结果表明:该模型是可行和有效的。