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％.     

排队车辆工况构建及经济效益分析

收费站前,车辆排队等候服务的现象普遍存在,一方面排队现象增加了车辆的行程延误,另一方面排队中车辆频繁启停,增加了车辆的能耗以及对环境的污染。对于收费站而言,车辆的运行状态与车辆距离收费站的距离有着更加明显的关系,越接近收费站,车辆受前车影响越大,车辆的起停更加频繁,相比于速度-时间描述车辆的行驶工况,构建速度-空间的行驶工况更符合车辆在收费站前的运行特征。基于对行驶工况模型现有的研究,通过分析高速公路收费站出口处排队车辆运行工况数据,使用聚类分析和马尔可夫过程结合的方法构建排队车辆空间工况模型。模型主要包含划分空间区段、建立空间工况数据库、拼接工况片段3部分。通过与实际工况数据的速度-加速度联合分布进行对比表明模型能够很好地拟合出排队车辆的运行工况。另外,根据排队车辆的油耗及排放与VSP之间的关系,借助构建的空间工况模型对排队区间车辆的行程延误、油耗增加量以及排放增加量进行分析:将行程延误和油耗增加量量化为道路使用者成本增加量,将排放增加量量化为政府环境治理投入的增加量,分析了收费站出口处的排队现象的经济效益。     

基于Paramics的ETC专用车道布设位置仿真

研究了高速公路收费站ETC车道的设置位置与整个收费站的运行效率的关系,从而优化车道布置。基于Paramics仿真软件,以上海市某高速公路主线收费站出口为例,以降低车辆运行延误、减少收费站排队长度为优化目标,通过对比新增ETC专用车道分别设置在不同位置下的收费站运行效率,研究ETC专用车道的最佳布设位置。经过分析,在收费车道数较多的情况下,两侧各设置1条ETC车道有利于减少车辆交织,提高收费站的运行效率。     

军警ETC车道布局对收费站服务水平的影响研究

为有效利用车道资源,提高ETC车辆的通过率,部分省份将军警车道升级改造成前置式军警ETC车道或后置式军警ETC车道,但不同军警ETC车道布局对收费站服务水平的影响程度尚不明确.文中以广韶高速太和收费站为研究对象,运用Vissim交通仿真软件进行仿真建模,对比分析不同军警ETC车道布局下ETC车辆、军警车辆、人工半自动收费(MTC)车辆等车种的平均行程时间、平均延误时间、平均排队长度等评价指标.仿真结果表明:经升级改造后,ETC车辆的各项评价指标改善显著,军警车辆受到较小的影响,MTC车辆未受到影响;在低峰、平峰时段中,2种军警ETC车道布局模式下收费站的各项评价指标差别较小,在高峰时段中,与前置式布局模式相比,后置式布局模式下ETC车辆和军警车辆的平均行程时间均提高了9.6%、平均延误时间均降低了12.8%、平均排队长度均减少了26.7%.因此,建议交通流量较大的大型收费站采用后置式军警ETC车道布局模式,交通流量较小的小型收费站可采用前置式或后置式军警ETC车道布局模式.      

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.     

基于出站时间的高速公路收费站车辆排队检测

目前,对高速公路收费站进行服务评价的数据主要依靠人工现场调查或使用专用检测设备来获取,在人力、资金方面消耗较大。而收费站的海量收费数据则可通过自动调查直接获得,充分利用这些收费数据资源可以获得很好的经济价值。分析了目前国内在公路收费站排队研究方面的局限性和不足。基于高速公路收费站的实际数据,研究分析了排队情况下同车道相邻车辆的出站时间规律,对收费站的车辆排队检测算法,以及车辆队长、排队逗留时间、服务时间等指标的量化计算进行了方法设计。以陕西省富平、韩城和芝川收费站的收费数据进行了实例计算,并与 M/G/1模型的计算结果以及调研数据进行对比,分析其绝对误差,对比结果表明平均服务时间的绝对误差不超过3 s;除韩城收费站105车道外,平均队长的绝对误差不超过1辆;除富平收费站101车道外,平均逗留时间的绝对误差不超过10 s。验证了算法的有效性与普适性。      

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。     

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。     

计重收费下主线收费站设计

针对车辆进出收费站速度低、计重收费下货车收费时间长的特性,提出了客货分离收费模式,以绝对交通量为标准,对客货车分别按不同的服务时间计算收费车道数,客货车收费广场前后设置的模式,提高了收费站的通行能力,减少了收费站场的用地。     

高速公路人口匝道连接处车辆等待延误研究

高速公路入口匝道延误由车辆等待延误与车辆加减速延误组成,等待延误占据总延误的80％左右,而对于车辆的等待延误研究较少.文中以排队论和可接受间隙理论等为基础,讨论了高速公路入口匝道连接处的等待延误.在入口匝道和高速公路主线不同车辆到达流量的情况下,分别进行了研究,建立起了相应的模型,获得了匝道车辆的等待延误.等待延误的研...     

城市道路交叉口间歇式公交专用道设置方案研究

公交优先政策造成了社会车辆的延误。在保证公交优先的前提下,提高社会车辆在信号交叉口的行驶效益,实现车道通行能力的最大化,研究了1种城市道路交叉口间歇式公交专用道（intermittent bus lane,IBL）运行模式,在公交车辆通行不受干扰时允许社会车辆驶入公交车道。通过设置预信号实时控制进口道的车辆类型,实现公交专用道的分时共享。考虑信号协同和换道规则,建立3车道元胞自动机模型,采用改进的速度效益模型模拟公交专用道运行状态,引入换道压力模型模拟清空区域强制换道规则。以车辆的平均速度、排队和延误时间等作为评价指标,验证交叉口间歇式公交专用道的设置效果。研究结果表明：(1)相较于传统公交专用道,交通量未达到车道通行能力的50%时,IBL模式下社会车辆平均延误时间和排队时间分别降低6.9%和4.9%,公交车辆平均速度提高3%,平均延误时间降低5%;(2)当交通量达到车道通行能力50%～80%时,社会车辆平均速度提高15%～37%,平均延误时间降低8%～20%,但是公交车辆平均速度降低3.4%,平均延误时间提高5.7%;(3)当交通量大于车道通行能力的80%时,社会车辆平均速度提高6....     

高速公路收费站车道优化配置智慧管控策略

本文旨在通过分析车辆进入高速公路收费站时的交通流特性,对各区域驾驶行为进行分段分析,找出影响较大的路段,运用排队论研究方法,将通过收费站的车辆交通行为参数进行理论计算,以达到车辆高效通行为目的,得出收费站车道优化配置方案,提高车辆通过收费站的通行效率。     

面向安全改善的收费站收费通道布设方案研究

基于高速公路收费站分流区安全改善需求,通过航拍获取真实车辆轨迹数据,从中提取车辆微观运动特征,标定车辆微观运动模型及收费通道配置等参数,构建收费站VISSIM仿真模型;结合SSAM软件,通过单因素变化仿真和正交试验,分析ETC(电子不停车收费)通道数量、ETC通道位置、ETC通道限速与ETC车辆比例对收费站交通安全的影响,研究面向安全改善的收费站收费通道布设方案。     

基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计

为了研究如何结合移动检测数据来确定交叉口排队长度,并以此来衡量交通拥堵程度的问题,利用车辆行驶轨迹,分析了通过交叉口车辆的排队特点。根据车辆在队列中的不同排队位置,分车辆通过交叉口时所存在的A,B,C这3种位置,建立了面向延误最小的排队长度估计模型。其中,通过虚拟线圈检测器后开始减速停止在停车线前的A位置车辆排队估计模型基于基本延误模型;减速进入虚拟线圈检测区域停车的B位置车辆排队估计模型基于简化车辆跟驰模型,对可获得车辆行驶轨迹的网联车减速过程进行了重建;减速停止在虚拟线圈检测器前的C位置车辆排队估计模型基于LWR消散模型以及交通流理论算法,并利用网联车车辆行驶轨迹数据进行了加速过程的重建。在此基础上,根据不同位置车辆与队尾网联车的距离不同,对其到达率赋予不同的权重,计算总的排队长度。最后,通过图新地球地图软件投影并筛选车辆在案例交叉口的车辆行驶轨迹,利用微观交通仿真软件VISSIM对本研究的模型进行仿真验证。结果表明,排队长度估计模型与真值的最大误差为12.4%,最小为2.2%,平均误差为8.75%,方差为12.595%~2,绝对与相对误差均保持在可接受范围以内,说明基于车辆行驶轨迹的信号交叉口排队长度估计模型能够较为有效地估计城市道路交叉口的排队长度。     

冗余轴型识别技术在酉沿高速公路重庆段整车计重收费系统中的应用

自货车实行高速公路计重收费以来,车辆计重收费主要依据车辆轴型、自身重量以及行驶路程等因素。在动态称重技术日益成熟的今天,传统轮轴识别技术存在传感器容易损坏、整个系统装置故障率高且安装铺设困难等问题,而冗余轮轴识别技术则可有效解决上述问题,且可有效降低货车计重收费过程中的纠纷,提高收费站通行效率。介绍冗余轮轴识别技术配合整车式动态计重系统在酉沿高速公路重庆段收费站的应用,对冗余轮轴识别技术的可靠性和先进性进行有效验证。     

高速公路入口匝道连接处车辆等待延误研究

高速公路入口匝道延误由车辆等待延误与车辆加减速延误组成,等待延误占据总延误的80％左右,而对于车辆的等待延误研究较少。文中以排队论和可接受间隙理论等为基础,讨论了高速公路入口匝道连接处的等待延误。在入口匝道和高速公路主线不同车辆到达流量的情况下,分别进行了研究,建立起了相应的模型,获得了匝道车辆的等待延误。等待延误的研究,对于评价入口匝道的通行状况,和作为一项改进入口匝道设计的依据,以及对交通管理和控制策略的评价完善是十分有益的。最后,通过选取模型中的参数数据,用matlab编程描述了匝道车辆等待延误与临界间隙及匝道车辆平均到达率等参数的关系,表明模型较符合实际运行状况,具有一定的适用性。     

基于仿真的公路收费站通行能力研究

通过对公路收费站交通流运行特征和分布特性的分析,建立了公路收费站通行能力的系统动力学仿真模型.模型考虑了不同车型服务时间分布的差异以及车辆选择排队队列的实际因素,可以对不同交通量和交通组成下公路收费站的通行能力以及车辆排队延误等服务水平指标进行仿真分析.研究表明,仿真模型较传统模型更贴近现实;大、中型车特别是大型车对收费口通行能力的影响要高于小汽车.但由于问题的复杂性,应综合考虑收费站类型、交通量和交通组成等因素,使用不同的车型折算系数来分析收费站的实际通行能力.     

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。