城市快速路可变限速策略

对城市快速路可变限速控制策略的理论基础进行了研究.在对快速路上的主线车速、进出口匝道车速、分流点合流点车速的特性及速度分布特性进行深入分析的基础上,建立了快速路主线车速-密度动态关系模型,提出考虑出口匝道、不良天气以及道路线形因素下基于安全性的3种主线车速的约束条件.利用积分调节器建立了入口匝道控制模型;提出了基于道路服务流量、行程时间、入口匝道平均等待时间以及行程时间延误4种可变限速的目标函数,利用4种目标函数的线性组合建立了3种系统最优问题,即:低密度状态下路段通行能力最大,行程时间最短;中密度状态下路段通行能力最大,入口匝道平均等待时间最短;以及高密度状态下入口匝道平均等待时间最短,主线车流行程时间延误最短.利用VISSIM仿真模拟手段对可变限速控制模型进行分析,得到可变限速控制策略下与未采取控制策略下的交通流参数结果,验证了可变限速控制策略的有效性.     

高速公路连续瓶颈混合交通流可变限速与换道协同控制方法

为缓解高速公路连续瓶颈区车辆强制换道造成的通行能力下降的问题,减轻瓶颈之间的相互干扰,提出了面向智能网联车辆（connected and automated vehicles,CAVs）与普通车辆混行情况的高速公路连续瓶颈可变限速与换道协同控制策略。对传统的细胞传输模型（cell transmission model,CTM）进行改进,使其更好地预测考虑了可变限速地混合交通流状态;基于实验模拟,得到了不同交通需求场景下合理的换道控制段长度,通过对瓶颈上游车流进行预先换道提醒,缓解因强制换道引发的通行能力下降现象,进而提高可变限速控制的效果,同时利用可变限速对高交通需求下的流量进行调控,为换道控制段内车辆能够完成预先换道提供保障;构建了连续瓶颈下协同控制框架,并以最小化总行程时间和速度差为目标,优化连续瓶颈的交通运行性能;分析了3种CAVs渗透率对协同控制的影响。结果表明：相比于无控制和可变限速控制,在协同控制下总行程时间分别降低了54.76%和33.05%,总速度差分别减少了86.84%和29.58%。此外,CAVs对协同控制性能和道路运行状况有着积极作用。当CAVs渗透率为0.5时最...     

基于仿真的冰雪条件快速路合流区交通特性研究

文章重点对冰雪条件下快速路合流区交通特性进行研究,基于大量调查数据,利用VISSIM仿真软件,通过控制快速路主线交通量,对快速路在正常条件、积雪条件、冰板条件以及冰膜条件四种情况下的匝道及主线的延误情况、入口匝道的排队长度进行了详细的分析,并建立回归模型。分析结果表明:当主线交通量大于2800veh/h时,冰雪条件对入口匝道的影响急剧增加。因此如果快速路预计的未来小时交通量超过2800veh/h,需要考虑通过适当增加合流区过渡段的长度来减小冰雪条件带来的影响。本研究成果可以为快速路交织区的设计提供参考。     

车头时距分布函数的验证、分析与选择

采用30组高速公路实测数据,对常见的车头时距分布函数进行验证.为明确其适用性,分析了分布函数的特征,并提出选择策略.研究结果表明负指数分布能较好地反映车辆到达的随机性,且较为简单,当车道交通量小于250 veh/h时优先选用.移位负指数分布通过最小车头时距的合理取值减小了拟合误差,而爱尔朗分布的阶数必须取整数,扩大了误差,当交通量位于250 ～ 750 veh/h时,应优先选用前者.M3分布主要用于拟合交通量大于750 veh/h且车队现象比较明显的交通流,根据线性回归得到的自由车比例α与交通量的函数关系,规定α应小于0.9.改进的M3分布适用性很广,但参数取值比较困难,可作为其他分布函数的有益补充.     

消除高速公路运动波的可变限速控制方法

运动波是高速公路一种常见的交通拥堵，可通过可变限速控制有效消除。近年来，研究中提出了大量消除高速公路运动波的可变限速控制方法，却鲜有方法成功落地应用。可变限速控制方法的成功应用需满足3个基本条件，即模型预测的准确性，优化求解的实时性，以及控制方案的安全性，而当前研究中的方法难以同时满足上述基本条件。因此，为提高高速公路交通效率，保障高速公路交通安全，提出了消除高速公路运动波的可变限速优化控制方法。构建了模拟运动波传播的离散一阶交通流模型，解析了可变限速控制对交通效率及安全的影响机理，建立了提升交通效率、保障交通安全的可变限速优化控制方法。利用数值仿真模拟，测试了轻微拥堵与严重拥堵2种不同场景下限速控制方法的控制效果，评估了控制方法在提升交通效率和安全方面的表现，对比了所提方法与文献经典方法在控制效果上的优劣。结果表明：可变限速优化控制方法在2种场景下降低总行程时间分别为10.1%和10.6%，降低事故风险指标TET分别为72.6%和73.1%，降低事故风险指标TIT分别为92.4%和82.9%。与文献方法相比，在预测模型准确性以及对交通流效率与安全的改善方面均有提升，其中在严重拥堵测试场景下，效果提升更为显著。     

先进列队行驶技术的社会经济影响评价

以运行评价为基础应用BCA和DEA方法对先进列队行驶技术的社会经济影响进行评价.BCA仅考虑可用货币测度的输出指标旅行时间节省,DEA考虑车流平稳性的增加和旅行时间的节省两项指标,结果表明当列队行驶所占比例超过30%时,并且需求大于5500辆/小时,列队行驶系统能够获得很好的社会经济效果(BCR>1);当列队行驶所占比例不变时,需求水平越高DEA相对效率值越大;由于BCA方法忽略了某些用货币单位难以测度指标的影响,因此可能低估ITS项目的效益,DEA方法能克服这一不足,比BCA方法更有效.     

路侧停车行为对车流行程时间的影响

为实施精准化、动态化路侧停车管理策略,协调道路行车与停车之间的关系,剖析了路侧停车行为对交通流的干扰机理.选取北京市4处典型路侧停车带,基于路侧停车订单和实地调研数据,对停车设施利用特征、停车时长分布特征、停放车辆数目分布和驶入车辆数目分布等典型的停车行为特征进行了量化,建立了道路周边用地性质与停车行为的映射关系;并根据以上特征规律建立路侧停车带设置于机非混行路段的仿真模型,分析最高允许停放时长、路段交通量和停车需求量等关键因素对路段机动车行程时间的影响规律,定量描述了各因素不同区间值对行程时间波动程度与波动范围的影响.选取新街下坡路侧停车带为例,以控制车流行程时间延误为目标,综合考虑各时段的交通流特征、停车设施利用效率和停车需求量等要素,从停车泊位数目设置、停车需求控制和停车时长角度提出了相关的优化措施.结果表明,限制停车时长为1h能有效降低道路交通影响,道路机动车交通量低于440 veh/h或停车需求下降30% 时,行程时间的波动程度和波动范围趋于稳定,交通影响的改善效果达到瓶颈期.      

高速公路可变限速算法研究

高速公路合流区一直是产生交通拥堵的瓶颈区域,在合流区上游路段选用可变限速算法是优化缓解合流区拥堵情况的有效方法之一。本文所以通过仿真模拟,选定可变限速应设定的地点并确定在不同车流量情况下的可变限速值,根据可变限速控制位置的确定及不同流量情况下的限速值,确定不同的可变限速控制方案。     

冰雪条件下城市快速路限速研究

为了提高冰雪条件下城市快速路车辆行驶的安全性,通过视频录像和人工调查等方式获得哈尔滨市部分快速路在不同冰雪条件下的交通流基础数据,分析车流量、大小车型、车道位置等因素对运行速度的影响,并基于车辆追尾时的临界条件以及车辆的跟驰特性,建立与道路附着系数、交通量等参数相关的安全限速模型,并利用不同冰雪路面附着系数对模型中的路面参数进行标定,重点研究了冰雪环境对城市快速路车辆限速的影响,提出按交通量分级限速管理的方法。研究表明:冰雪条件下模型确定的限速值可以满足快速路上车辆的行驶安全;车辆在松雪、冰雪、冰膜路面上的限速值依次降低,在除雪作业后,限速值可以提高10~20km/h;城市快速路在冰雪条件下的限速值需分车道分车型进行设置,相邻车道大、小型车限速值相差5~10km/h;冰雪条件下的限速应根据交通量小于800pcu/h、800~1 500pcu/h、大于1 500pcu/h采用分级限速管理措施,以提高快速路的运输效率。     

突发事件对城市道路交通系统影响的评价指标研究

行程时间可靠性可作为衡量突发事件对城市道路交通系统影响的基本评价指标,行程时间可靠性可用行程时间指数、规划时间指数、缓冲指数来表征。结合我国城市公安交通管理实践,提出基于公安交通指挥中心检测的每5min的实时交通量和车速数据,计算行程时间指数。在行程时间指数的基础上,提出以行程时间指数变化率作为评价突发事件对城市道路交通系统影响程度的评价指标。最后通过一起重大交通事故来说明行程时间变化率的计算。结果表明,行程时间指数变化率简便易算,能够有效解决突发事件对城市道路交通系统影响的评价问题。     

基于事故特征耦合影响的城市道路交通事故影响分析

城市道路交通事故发生后,由于事故车辆占用车道,使得车辆通行的车道数目减少,道路的通行能力降低,造成排队和交通拥堵,对交通运行产生一定的影响.以双向6车道的城市道路为例,运用Vissim仿真软件模拟交通事故下的交通运行,分析车流量、占道类型、事故持续时间以及借道超车4种因素下的交通影响.结果表明,流量越大、事故持续时间越...     

城市快速路施工区通行能力研究

在实测数据的基础上,对快速路施工区交通运行特性进行了分析,研究了施工区交通组成、饱和流率、车头时距、运行速度等交通参数分布特性,得到了城市快速路施工区通行能力值介于1500veh/h/ln～1700veh/h/ln之间。应用计算机仿真技术,给出了双向8车道快速路单向不同车道关闭形式下的施工区通行能力值。最后分析了施工区的速度、流量和密度之间的关系,给出了拥挤排队状态下速度与流量之间的函数关系式。     

基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究

针对路侧停车带来的进出停车位排队延误、低速巡游降低通行效率、过量停车加剧交通负荷等问题,研究了路侧停车对路段动态交通流的影响分析方法。基于视频识别算法,提取路侧停车车辆在驶入车位过程中的运行轨迹和速度波动数据,解析路侧停车过程中的驶入行为特性,并按照行为差异将停车车辆停车全过程细分为进入路段、寻找车位、找到车位、驶入车位、静止停放、驶离车位、汇入路段和错失车位8类状态;分别依据停车车辆和通行车辆的实际驾驶行为,从跟驰特征、速度矫正、换道规则和位置更新等方面对路侧停车元胞自动机模型进行了改进;在选择目标车位时综合考虑了步行至目的地时间和驶入车位耗时2个要素。与常规通行车辆相比,深入分析了停车车辆提前换道和停车完后汇入路段行为对后车的影响。基于实际交通流数据对仿真模型进行参数标定,经验证,模型拟合度为77.6%;仿真分析了在差异化的停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力和延误时间的影响规律。结果表明:固定的巡游速度和停车需求强度下,道路延误时间随道路交通量先增加后减少;在低停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力影响微弱,在高停车需求强度下,当巡游速度从30 km/h降低至20 km/h,外侧车道饱和流量降低500 veh/h,最高延误时间增加105 s。      

快速路交织区车头时距分布特征

针对快速路交织区中车流的频繁交织行为引发车头时距重分布现象,系统研究了快速路交织区车头时距分布的内在规律,得出了城市快速路交织区内车头时距分布随断面流率动态变化的结论。选择北京、上海、广州等7个典型城市的城市快速路系统为研究对象,利用数理统计方法对采集的代表性快速路中A类交织区中车头时距数据进行分车道分断面统计分析,拟合分析及x~2检验的结果表明断面流率小于250 veh/h时,车头时距服从负指数分布;当断面流率位于250～750 veh/h时,车头时距服从移位负指数分布,而当断面流率位于750～1500 veh/h时,车头时距则服从Cowan M3分布,为城市快速路交织区的通行能力分析、规划管理等方面的深入研究提供了理论依据。     

运行速度和发动机油耗预测模拟技术研究

描述一种根据九五国家重点科技攻关"公路投资综合效益分析系统的研究"项目研究成果,开发的汽车运行速度和主要经济指标———发动机油耗的预测和模拟技术。本项技术主要是通过改变道路的几何条件、路面状况、交通量、交通组成、车辆特征、车辆载重和环境等因素,预测和模拟上述任一或组合因素的变化对车辆运行速度和油耗的影响。模拟结果将为进一步研究道路纵断面和平曲线的最佳组合、道路的改建条件和路面大、中修养护时机的确定提供决策和分析的数据基础。     

复杂动态环境下智能汽车局部路径规划与跟踪算法研究

路径规划及路径跟踪控制是智能汽车研究的关键技术，而复杂、时变的交通环境给智能汽车的路径规划与跟踪提出严苛要求。针对现有局部路径规划方法只适用于较为简单的工况，无法应对多车道、多静/动态障碍等复杂工况的问题，提出一种基于离散优化思想的动态路径规划算法。该算法利用样条曲线曲率变化均匀的特性，在s-ρ曲线坐标系中生成了一组参数化候选路径簇；考虑动态碰撞安全影响，在碰撞带约束下结合道路法规限制及车辆动态安全要求，规划车辆速度；此外，综合考虑静态安全性、舒适性、目标车道、道路占用率等影响因素，以选择最优路径。在路径跟踪层面，基于预瞄理论设计鲁棒性好、跟踪精度高的分数阶PID路径跟踪控制器，以跟踪误差最小为目标，采用粒子群优化算法对分数阶PID控制器参数进行整定。最后，基于Simulink/CarSim建立联合仿真平台，设计多车道，多静/动态障碍的复杂工况以验证该算法的有效性。研究结果表明：由于在评价函数中引入动态安全评价指标、目标车道评价指标以及道路占用率指标，极大地提升了规划器性能，使车辆在行驶过程中根据驾驶环境自主调整速度，降低换道次数，从而保证智能汽车的主动安全性能，提升了通行效率，使该算法能够较好地处理复杂动态环境下的避障问题。     

考虑转向延误的交通网络存储结构

城市路网中由于交叉口转向延误不可忽略,因此需要能够考虑转向延误的最短路径求解算法。传统的存储结构没有考虑转向延误,不再适应考虑延误后的新算法。在对比分析传统存储结构的基础上,通过引入新指针,对传统邻接链表结构进行了改进,使其能够高效率地实现节点延误的存储,并且给出了该结构的C 类模板实现方法。这些为交通管理规划实施事先评价和实现交通流诱导提供支持。     

山区公路爬坡车道的交通特性及驾驶安全性模拟评价

以山区公路上设置的某一爬坡车道为试验对象,利用驾驶模拟试验对其交通特性及驾驶安全性进行仿真。根据设计图和现场环境构建了三维虚拟试验场景,通过VISSIM生成试验路段交通流;32名受试者在4种交通条件下进行了驾驶模拟试验;模拟过程中记录车辆的速度、轨迹、加速度、制动力等数据;通过VISSIM仿真试验确定了该爬坡车道的交通量阈值。分析结果表明,在常规交通流情况下,该爬坡车道可提高主路上的车速及其平稳性,同时可减少来自对向车道的冲突;但随着交通流量趋于饱和,其有效性逐渐减弱甚至产生负面影响。     

A technical note on evaluating the effectiveness of bus rapid transit with transit signal priority

Transit Signal Priority (TSP) and Bus Rapid Transit (BRT) are innovative Intelligent Transportation System (ITS) tools that can reduce travel times for buses. Combining TSP and BRT can significantly improve bus travel, but can negatively impact network traffic operations. Although TSP has been implemented worldwide, few previous studies holistically examined the effects of using various conditional and unconditional TSP strategies with or without a BRT system. This research simulates multiple TSP and BRT combination scenarios to understand their impact on traffic operations, including crossing street traffic. A test bed along International Drive (I-Drive) in Orlando, Florida, was chosen as the simulation area. Field data collected for this test bed, which included traffic volumes, bus travel times, and traffic signal control data, were used to develop, calibrate, and validate the simulation model. Results showed that BRT with Conditional TSP 3 minutes behind significantly improved travel times, average speed, and average total delay per vehicle for the main through movements compared with no BRT or TSP, with only minor effects on crossing street delays. BRT with Unconditional TSP resulted in significant crossing street delays, especially at major intersections with high traffic demand, indicating that this scenario is impractical for implementation. The simulation suggests that BRT and TSP will be most effective when used in areas where crossing street volumes are low. However, it is unknown how these ITS tools affect pedestrian traffic. Using optimization methods can determine the best strategy to balance transit and pedestrian traffic.     

基于大样本浮动车数据的武汉市车辆行驶速度获取与分析

采用基于浮动车行进方向与道路方向约束的道路匹配算法,将浮动车数据准确地匹配到城市道路上;在此基础上分析了大样本浮动车平均瞬时速度与路段平均行驶速度的关系,提出了用大样本浮动车的平均瞬时速度快速评估道路行驶速度.最后利用武汉市约1万辆出租车的GPS数据,对武汉市道路车辆行驶速度情况进行了计算和分析.