基于概率模型的具有短车道的信号交叉口进口道通行能力研究

分析了短车道效应对进口道拓宽车道通行能力的影响,基于交通流理论和概率论,提出了考虑短车道排队阻塞情况下的信号交叉口进口道通行能力计算模型.该模型根据进口道中3种转向车流的比例、短车道几何特征以及信号周期计算一个信号周期中两种不同短车效应的发生概率,并计算各自情况下的进口道通行能力.进一步探讨了该模型中转弯车辆比例、短车道长度、信号周期长度、绿信比的变化对通行能力的影响.研究发现短车道对通行能力的主要影响因素包括左转车比例、短车道长度和绿信比,且当左转车比例在50％左右时,增加短车道长度能显著提高通行能力.此外,使用西安和上海的实测数据对本模型和HCM2000通行能力模型进行验证和对比,本模型的计算结果比HCM2000模型更加精确,误差小于200 pcu/h.     

网联自动车混行状态下信号交叉口通行能力分析

车头时距是表征交叉口通行能力的主要参数。为探讨网联自动车混行状态下交叉口的通行能力,通过网联自动车跟驰模型推导通过停止线的安全车头时距,分析混行状态下4种跟驰行为,针对是否考虑前车类型,基于概率模型构建混合交通流背景下交叉口通行能力模型,通过参数标定分析网联自动车速度、车头时距、渗透率及信号控制对交叉口通行能力的影响,其中人工驾驶车辆的相关参数和模拟场景中涉及的数据均为实测所得。结果表明,网联自动车速度增加、车头时距减小、渗透率增加、不考虑前车类型都会提升交叉口的通行能力,混合交通流背景下提升交叉口通行能力的根本原因在于车辆通过停止线的均衡态车头时距减小;交叉口受信号控制时的均衡态车头时距越小,通行能力降低幅度越显著。     

平面信号交叉口通行能力停止线计算法的改进

为了更加合理地计算平面信号交叉口通行能力,对停止线法的计算公式进行改进.对停止线法进行合理性分析,发现在计算专用左转车道和专用右转车道通行能力时,停止线法受到各车道饱和度之间关系的限制,而其他类型车道的通行能力计算公式没有这种局限性.在挖掘信号配时、车头时距等通行能力影响因素的基础上,类比直行车道通行能力计算方法,重新构造专用左、右转车道通行能力计算公式,标定其中的折减系数以及相关变量的参考值,并对各类型车道通行能力计算公式进行整合,得到改进的停止线法.通过案例分析,比较现有方法和改进方法的实施效果,结果表明:改进方法能够弥补现有停止线法的上述不足之处.      

信号交叉口直右动态车道优化设计及评价分析

在现实城市道路网络中,信号交叉口进口道采用直右共用车道的设置形式,会产生红灯期间直右车道上直行车辆停车等待影响右转车辆正常通行的现象,从而引起交叉口右转车辆延误增加以及整个交叉口通行效率降低的问题.为了解决这一问题,依据预信号以及动态车道的理念,设计了直右车道和相邻直行车道上车辆的运行规则,同时将可变信息显示板与主信号...     

交通组成对信号交叉口饱和流率影响研究

信号交叉口处车辆折算系数取值是否合理直接影响到信号交叉口计算通行能力的精确与否。以往的研究认为直行过程、左转过程和右转过程的车辆折算系数相同,忽略了车型和车辆运动之间的联系。针对北京市典型信号交叉口,对不同功能车道的车辆饱和车头时距进行观测。利用车头时距法对不同功能车道的车辆折算系数进行了研究,得出适用于我国现阶段道路交通条件下交通组成对饱和流率影响的修正系数模型。     

自动驾驶环境下面向交叉口自由转向车道的交通控制模型

在未来自动驾驶环境下，自动驾驶车辆之间能相互配合、相互穿插地通过交叉口，而无需信号灯控制。因此，有必要研究新一代的能保障自动驾驶车辆安全高效通行的交叉口控制模型。已有控制模型可分为基于交叉口空间离散的控制模型和基于交叉口冲突点分析的控制模型，目前主要存在控制方式和模型非线性等方面的不足。建立了基于混合整数线性规划（MILP）的自动驾驶交叉口控制（Autonomous Intersection Control，AIC）模型，设计交叉口自由转向车道，允许交叉口所有进口道都能"左直右"通行，将交叉口空间离散为等距网格并建立网格坐标方程，考虑车辆在交叉口内部的行驶轨迹，建立车辆轨迹的上边界和下边界方程，确定行驶轨迹压过的交叉口网格，并建立网格被车辆路径占用的时间方程，使用同一网格同一时间只能被一台车辆占用的冲突点约束保障交叉口安全通行。模型以所有车辆通过交叉口的总延误最低为目标函数，通过将约束条件线性化处理，使用AMPL （A Mathematical Programming Language）并调用Gurobi数学规划优化器对模型进行求解。最后对模型效益进行了案例分析。结果表明：所提模型能有效处理自由转向车道的交通流到达模式，对比已有模型经常采用的先到先服务控制策略，该模型能整体优化车辆通行方案，降低车均延误50.51%，降低最大车辆延误29.12%，同时交叉口空间利用率提高了66.17%。     

城市道路交叉口借道右转车道设置方法

为了弥补交叉口空间布局中对借道右转车道研究的不足,分析了借道右转车辆在两相邻交叉口间的运行过程,将两交叉口间距分为四部分。采用波动理论、考虑驾驶员的操作顺适性以及采用概率论方法,建立了借道右转的右转车道适宜开口位置模型、借道右转的绿化带开口长度模型和路段右转车辆的合流段长度模型,在此基础上得到了实施借道右转的两交叉口最小间距模型。实例分析表明,所得模型符合两相邻交叉口间的交通流运行实际,对于判断两相邻交叉口是否适合于设置借道右转,以及设置借道右转时如何对各构成部分进行分析具有指导意义。     

多车道两相位交叉口专用导向车道仿真研究

以两相位交叉口为研究对象,通过实地调查获取典型交叉口的流量、流向和其他运行数据,利用VISSIM仿真软件构建三导向车道两相位交叉口仿真模型,以交叉口平均延误和排队长度为优化指标进行不同渠化方案对比仿真研究。仿真分析结果表明现有专用导向车道设置依据不完全适用于两相位交叉口,尤其是左转导向车道存在较大偏差;当左转流量比例大于或等于直行时,宜设置专用左转导向车道;当右转流量占比大于15%且小于25%时,是否设置右转车道对交叉口通行效率的影响不大;当右转流量占比大于25%时,宜设置专用右转导向车道。     

短车道对信号交叉口通行能力影响研究

针对交叉口进口道拓宽后形成的短车道,由于其长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题,结合交通流理论和概率论的相关成果,从定性分析和定量计算两方面研究了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响。针对3种不同的信号相位方案,建立了考虑短车道潜在排队阻塞情况下的车道组通行能力计算模型,并通过仿真对模型进行了检验。在此基础上,进行了短车道条件下相关因素对信号交叉口通行能力影响的敏感性分析。研究发现在交叉口进口道存有短车道条件下,短车道长度、信号相位方案对通行能力起主要影响;同时对通行能力而言,存在最佳信号周期。     

智能网联环境下异质交通流基本图和稳定性分析

为研究人工驾驶车辆和智能网联车辆（CAVs）的混合运行对交通流产生的影响，以其基本图和稳定性为突破口研究提高异质交通流运行效率的关键技术与方法。选择全速度差模型（FVDM）作为人工驾驶车辆跟驰模型，将加州伯克利分校实车数据标定的协同自适应巡航控制（CACC）模型作为CAVs跟驰模型。建立了异质交通流基本图模型，研究了CACC车辆的混入对道路通行能力的影响；对比了不同人工驾驶模型对异质流通行能力产生的差异性。从大车-小车组成的传统异质交通流研究方法入手，利用跟驰模型建立人工-网联异质流的稳定性解析方法，并运用Matlab验证了不同CACC比例下的稳定性分析。结果表明:与人工驾驶交通流相比，CACC同质交通流的道路通行能力大约提升了95%；实验中选用不同人工驾驶模型对通行能力实验结果造成的差异不大。平衡态速度为15 m/s时，低比例CAVs（如低于20%）并不能改善交通流；当CAVs比例达到20%及以上时，异质流稳定性随着CAVs的比例增加逐渐呈现出稳定趋势；当CAVs比例达到70%以上时，异质流基本稳定。      

信号交叉口掉头车道通行能力研究

为丰富城市道路通行能力理论,在对重庆市学府大道六公里等4个路口进行调查的基础上,分析了信号交叉口掉头车道的交通流运行特性;探讨了饱和流率、车道宽度与转弯半径对掉头车道通行能力的影响;重点从通行能力的基本原理入手,研究了车辆饱和车头时距,并按车头时距的差异,将掉头车道的车辆分为两类,建立了其通行能力表征模型;最后利用VISSIM仿真平台对所建模型进行了验证,结果表明仿真值与模型计算值的相对误差在6.5%以内。     

设置导流岛的信号交叉口运行效果评价

为了评价设置导流岛的信号交叉口运行效果,选取通行能力和延误作为评价指标,结合仿真与评价技术开展研究.通过仿真对比分析信号交叉口设置导流岛前后通行能力表明:行人和自行车交通量及右转车道长度对导流岛交通疏导效果影响很大.在行人和自行车交通量较小、短右转车道情况下带导流岛的信号交叉口右转通行能力较高.采用IQA方法计算设置导流岛前后延误表明:大部分情况下带导流岛的信号交叉口机动车运行延误较小,只有在交通量很大的情况下,延误有增大趋势.可见,在行人和自行车交通量较小、右转车道长度较短的交叉口设置导流岛能提高通行能力,减小交叉口延误.     

智能网联环境下城市路网通行能力分析

为了探究城市路网中混有智能网联车辆(CAV)的交通流特性，研究CAV不同渗透率分布下对路网通行能力的影响。应用智能驾驶模型(IDM)和协同自适应巡航控制模型(CACC)分别作为人工驾驶车辆(HDV)和智能网联车辆的纵向速度更新规则，并建立考虑车辆到信号交叉口距离影响的横向换道规则。推导基于各渗透率等级路段占路网长度比例下的混合交通宏观基本图模型(MFD),通过SUMO仿真验证模型有效性。最后针对模型中的比例参数进行敏感性分析。结果表明：混合交通MFD可以用于异质交通流组成的城市路网宏观交通状态的有效估计与通行能力分析。当CAV渗透率均匀时，在路段渗透率高于30%时，路网通行能力提升显著；当CAV渗透率非均匀时，异质路网的通行能力随着渗透率等级较高路段比例的增加而逐渐提高，100%CAV路段比例的影响尤为显著。混合交通MFD为混有CAV的城市交通调控和CAV在路网中的路径规划提供理论参考。     

基于混行跟驰仿真的CAV专用进口道动态设置方法

信号交叉口是影响交通系统运行安全和效率的关键。在国家新基建战略的提出以及车路协同技术不断发展的环境下,合理设置网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)专用进口道,对信号交叉口进口道处不同网联类型的车辆进行科学的交通组织,能够提高交叉口的通行能力,降低行车延误,促进城市交通系统效率与安全的双提升。建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型和GM (General Motor)模型分别描述混行环境下网联车辆与非网联车的跟驰行为,以提高进口道通行能力、降低延误和油耗为优化目标,采取敏感度分析方法,提出不同CAV比例、进口道车道数、交通量和信号配时方案组合情况下CAV专用进口道的动态设置条件,适用于不同交通状况的信号交叉口,具有较强的普适性。数值仿真结果表明：采用该方法设置CAV专用进口道能够提高混行信号交叉口的通行能力、降低延误和车均油耗;在实际应用时,可视交叉口类型和交通智能化程度灵活选取CAV专用进口道设置方式,为混行交通流环境下交叉口进口道的交通组织优化提供理论依据和模型支持,对车路协同系统的相关研究具有参考意义。     

混合交通信号交叉口的通行能力可靠度

分析了混合交通条件下信号交叉口通行能力的随机性,定义了交叉口通行能力可靠度,并利用基于VISSIM仿真模型获得的数据,标定分布函数,举例给出了典型分位通行能力.考虑到分析时段内车辆到达的随机性,给出了车辆随机到达条件下通行能力可靠度的估计方法.在此基础上,分析了混合交通条件下交叉口通行能力可靠度对行人、非机动车流量均值的灵敏度.结果表明:行人、非机动车交通对机动车的冲突干扰较大幅度地增加了专用转向车道通行能力的随机性,但对共用车道通行能力随机性的影响相对较小;正态分布适用于描述10 min或更长时段的信号交叉口通行能力的概率分布;交叉口机动车到达流量水平越高,行人、非机动车流量均值对通行能力可靠度的影响就愈加显著.     

交叉口移位左转设置方法研究及仿真分析

左转交通流在城市道路交叉口处产生的冲突点最多,合理组织左转交通流能够有效提高交叉口的通行效率.结合交叉口现实情况,提出移位左转放行方法,该方法将左转车道转移至对向车道,实现相对方向直行和左转车辆同时放行,消除交叉口左转产生的交通冲突、减少信号相位数、提高绿信比,从而提高直行车辆乃至整个交叉口的通行效率.针对此方法设计了移位左转交叉口的几何物理模型,进一步提出了一种联动控制算法来判定该方法的适用条件;阐述了该方式下慢行交通组织方法;并通过Vissim微观仿真对满足适用移位左转条件的实例交叉口进行了对比验证.仿真结果表明,设置移位左转后,该实例交叉口主信号总车均延误比现状交叉口主信号总车均延误减小了24.53s,交叉口通行效率得到提高.      

混合交通信号交叉口右转机动车通行能力及其灵敏度分析

为了解决信号交叉口右转机动车受自行车干扰严重的问题,运用间隙理论和车流波动理论研究干扰环境下右转机动车的通过数量,以度量混合交通环境下右转机动车的通行能力。在分析大量调研数据的基础上,探讨了无信号控制的右转机动车和自行车在二相位信号控制交叉口运行的微观行为,提出了混合交通环境下信号交叉口右转机动车的通行能力模型,结合典型路口对该模型的有效性进行了验证,并开展了右转机动车通行能力相对于自行车流量的灵敏度分析。结果表明:当自行车到达量在500~1500 bic.h-1情况下,自行车到达量的变动对右转机动车通行能力的影响较大。     

行人影响下信号交叉口专用右转车道通行能力研究

在中国的大城市中,行人和自行车对交叉口右转车道的通行能力有着很大的影响,根据行人和自行车所占的比重,可以将这种情况分为两类:第一类是自行车较少,以行人为主,此时行人是右转车道通行能力的主要影响因素,第二类是行人和自行车混杂,此时二者都是右转车道通行能力的主要影响因素.本文只对第一种情况进行研究,为了将这种影响纳入到交叉口通行能力计算方法中来,本文在假设行人遵守交通规则的前提下,按照不同的信号相位类型分析了交叉口处平峰时段行人影响机动车运行的方式,提出了"行人簇"的概念,利用行人簇间的可穿插间隙建立了行人影响下信号交叉口专用右转车道通行能力模型,本次研究对于编写我国的《通行能力手册》有着重要的意义,同时也能体现我国自身的特点.     

无信号交叉口主路右转车对直行车延误影响

分析了十字形和T形无信号交叉口右转车辆对后续直行车辆的影响过程,分别建立了2种类型交叉口右转车后直行车延误模型,定量分析了运行速度,右转车比例,单车道流率,转弯速度与延误之间关系,通过实测交叉口数据对模型进行了验证,试验结果与计算结果十分吻合.分析表明该延误模型具有一定的实用性,为无信号交叉口的几何改进,减少主路直行车延误提供了依据.      

基于分层序列的相邻信号交叉口控制系统动态优化模型

为了提高相邻交叉口信号控制系统协调控制的通行效用,根据周期时长、相位绿信比、相位差、协调相位延误、消散量特征和各入口方向车辆的流量特征,建立了相邻信号交叉口控制系统配时参数的双目标动态优化模型。通过分层序列法,对双目标动态优化模型进行了求解。结果表明:动态信号控制使协调相位直行车道的效用显著提高,当相邻交叉口间的路段长度分别为200,350,550 m时,动态信号双向协调相位控制直行车道的效用比固定信号的控制效用分别提高了14.47%,11.01%,7.91%;在相邻交叉口间的路段长度较短时,交叉口动态信号控制比固定信号控制的通行能力提高了约2.85%。