基于换道起点和终点混合搜索算法的轨迹与行为特征研究

在交通流理论中的车辆换道特征研究领域,基于高精度交通流数据的车辆换道过程搜索算法是准确有效发挥高精度交通流数据价值的关键。依托NGSIM项目的高精度交通流数据,提出了基于车辆横向位移与速度的换道起点和终点混合搜索算法,并通过可视化对比进一步验证了该算法与已有算法在准确度上的优越性。对新算法所得的车辆换道过程进行了交通流特征参数分析,研究结果表明:以往研究低估了车辆实际换道持续时间;车辆换道持续时间受道路路段车流饱和度的影响;根据算法将车辆换道过程分前中后三段,前段持续时间和后段持续时间相对稳定;以车道线为界,车辆在跨越车道线前后的纵向位移之比大于1,且受道路路段车流饱和度影响。     

高速道路匝道连接段通行能力的研究

根据交通流理论中交通流特性分布及相交车流空档认定两基本技术，提出计算机道路上匝道连接段通行的新方法，并在上海市架道路上进行观测比较，证明行之有效。     

基于近邻车型的交通流模型及仿真研究

双倍视距交通流模型大多未考虑本车与近邻车型的影响.而实际道路交通一般是由不同类型的车辆构成的,为了准确地模拟实际车流之间的相互作用,在分析道路中车辆类型和驾驶员视距关系的基础上,提出基于近邻车型的元胞自动机交通流模型,设计了相应的跟车规则,并对该模型加以实现以分析车辆的行驶特性.模拟结果表明,与只考虑同一种车型的双倍视距元胞自动机交通流模型相比,当道路中不同车辆类型的车辆、数目比较接近时,本文所提出的模型在一定程度上提高了车流的运行速度,提高了通行能力,同时也提高了驾驶的安全系数.     

高等级公路车流轴载模型研究

为解决交通流当量轴次的计算问题,在分析交通流构成和分布的基础上,利用轴载谱、轴载分布函数、单车当量轴次、车流当量轴次等一系列概念,提出了一套完整可行的公路运输车辆车流轴载计算方法并建立了车流轴载模型。在世行安徽公路项目II———超载运输研究课题中,利用该模型解决了如何使用车辆称重数据资料计算交通流当量轴次的问题。     

城市道路交通流离散模型优化分析

研究信号控制干道不同交通流状态下路口间车流离散模型。针对我国特有的机非混行、机动车交通流车辆构成复杂等交通特性,首先基于实际调查数据分析交通流离散特性,然后对Robertson几何分布交通离散模型进行修正,考虑下游到达车流与上游驶出车流的相关关系,提出3种线性回归模型。最后将多个模型的预测效果进行对比分析,结果表明,在所试验的路段条件下,考虑上游对应时段车流到达、上游对应时段的前一时段车流到达、上游对应时段的后一时段车流到达、下游前一时段车流到达的四元线性回归模型在不同的交通流状态下,能够更好地拟合车流离散规律。     

自动驾驶专用车道影响下的CACC车流管理策略

自动驾驶专用车道对混合交通流的作用与协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车流大小相关.为分析已存在自动驾驶专用车道场景下CACC车流在各车道上的分布情况对交通流的影响,利用已有的人工驾驶车辆(Human-driving Vehicle,HV)和CACC跟...     

信号交叉口摩托车与汽车混合交通流运行特性分析

摩托车出行在近期是我国中小城市居民的主要出行方式之一,因此摩托车、汽车混合交通流也是我国很多中小城市主要的机动车交通流形式。摩托车车流与汽车车流在道路上行驶的行为与特征上存在的差异较大。本文在对摩托车、汽车的混合交通流信号交叉口的实际调查基础上,将摩托车与汽车的相关数据分开进行统计分析,得到了较为符合实际的摩托车、汽车混合交通流在信号交叉口的特征,对交叉口的设计、提高信号交叉口的安全性和通行能力有重要的意义。     

基于Wi-Fi Direct的道路交通状态信息采集方法

针对传统交通状态信息采集中采用的环形线圈车辆检测器存在布设和维护难度较大等问题,提出了一种基于Wi-Fi Direct的道路交通状态信息采集方法,以实现对基本的道路交通流状态参数进行采集估计。该方法利用车-路通讯设备实现车辆与路侧设备的通信;以车载通讯设备的Wi-Fi芯片MAC地址完成车辆个体识别;通过车载通讯设备中的北斗定位装置向路侧设备提供车辆实时位置及时间信息,进而实现道路区段内交通流基本状态信息估计。实验测试表明,该方法能够有效完成路段平均速度、交通流量及车流密度等交通状态信息的采集和估计。     

混合交通流连续动力学建模

对现有的交通流动力学模型进行了简单的评价,在此基础上提出一种新的高阶混合交通流动力学模型,新模型重点研究了混合交通中的干扰项,用粘性项来计算交通阻力,然后对建立的交通流动力模型在特征根问题(车流应是各向异性)、负速度问题(车流倒退)和线性稳定性(主要指高密度下的车流稳定性)问题进行了理论分析。理论分析结果表明,新的高阶交通流动力学模型有效解决了困扰大多数高阶非平衡连续流模型难以处理的问题,而且新模型充分考虑了混合车流中不同车型比例车辆间的粘性阻力,相比较其他模型更能准确反映非纯小车流情况下的交通真实情况。     

综合客运枢纽车道边通行能力分析

基于对南京火车站车道边出租车流、社会车流的调查,通过分析车道边交通流特性,运用交通流理论建立一定条件下的车道边通行能力计算方法.提出了车道边基本通行能力的定义,分析调查数据获得车辆落客时间的统计分布规律,运用可接受间隙理论计算车辆汇入等待时间,完成对车辆占用停车位时间的调整;接着考虑停车及入口选择行为的影响,对车道边通行能力计算公式进行修正,并将其应用于郑州市综合客运交通枢纽车道边的规划设计.结果表明,当枢纽车道边到达车流服从泊松分布时,方法能够有效定量的计算综合客运枢纽车道边的通行能力.     

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。     

两相位信号交叉口左转交通流延误模型的研究

左转车是信号控制交叉口产生冲突点最多的车辆,因此对左转交通流的延误分析是研究交叉口延误的基础。文中在研究改进的HCM延误模型基础上,考虑了左转车流驶离交叉口时非机动车驶入机动车道从而造成左转车流的跟驰延误,结合我国交叉口左转交通流的特性,建立了一个两相位信号交叉口左转交通流延误模型,并通过实例说明了此模型的有效性和适用性。     

基于交通流模型的道路权重计算方法研究

提出了一种基于交通流模型的计算道路权重方法。实施定点道路截面雷达试验并采集交通流信息,标定生成交通流速度-密度模型。通过此模型,利用出租车行驶数据库中各条道路车速数据计算各道路车流密度,根据各道路长度和密度推算道路权重。     

精细微观车流-桥梁耦合系统构建及伸缩缝纵向变形分析

大跨桥梁上的车流重力动态分布和作用在变形主梁上的时变纵向力,决定梁端伸缩缝纵向变形,实现伸缩缝纵向变形分析,车-桥耦合系统是核心,实现车流重力分布和纵向力计算加载的车流微观行驶行为仿真及力学化的理论方法是关键。首先,从元胞尺寸和行驶规则2个角度对仿真方法进行精细：把实测车型典型轴距对标当前市场车型,确定各车型车辆前、后悬长并纳入车长考虑,基于多车型的车长公约数综合确定元胞尺寸,使得各车型的车长在仿真交通流中得到差异且全面的元胞表达,奠定精细仿真元胞基础;在车间距基础上,把车速差纳入考虑,丰富车辆微观行驶决策因素,并设定多级变速和变道优先权,从宏观规则和处置细节上对车流行驶微观行为进行精细化。其次考虑到车速是车辆行驶行为的直观表现,采用动量定理实现车辆变速行为到纵向力（力矩）的转换;把纵向力（力矩）均分加载在车辆占据的各元胞中心,实现车辆出、入桥力学过程的适度精细模拟;匹配车辆行驶行为,调整车流判断流程和加载识别部分,完善微观车流-桥梁分析系统。最后,以一座斜拉桥为工程背景,对不同密度组成的车流作用下伸缩缝的纵向变形进行分析。结果表明：①与单向车流相比,计算密度下双向车流的总体纵向力在均值和极值上的加强度的极值分别为1.6和1.5,即双向车流有相互作用,总体表现为抵消;②车流重力因素产生的主梁纵向变形较为稳定,伸缩缝纵向响应时程曲线围绕重力产生的伸缩缝纵向变形均值上下波动,波动幅度总体趋势受密度控制,在正、负（方向）上的极值和均值随车流密度增大大体均呈增大趋势,波动局部受上下行密度差控制,当双向车流密度之和一定时,双向车流的密度差越大,极值和均值就越大;③伸缩缝纵向位移服从正态分布,伸缩缝累积行程随车流总密度、上下行密度差增大呈增大趋势,车流密度、密度差越大,伸缩缝磨损范围越大,磨损程度越严重。     

基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型及两种交通规则下的模拟分析

提出了基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型,该模型主要在车辆确定性减速的过程中考虑驾驶员对前方车辆下一时间步速度的预估,安全参数代表驾驶员驾驶心理的冒险程度;基于不同安全参数,在双车道自由换道超车和禁止换道超车两种交通规则下,通过MATLAB数值模拟仿真得到车流量和车流密度之间的关系曲线,结果表明安全参数的增大可获得更大的交通量,道路上车辆较少时禁止换道超车也可增加交通流量,随着车辆的增加自由换道超车可提高道路利用率,随着车辆的进一步增加两种交通规则下的车流量基本一致。     

高速公路交通事故影响区域交通流限速管控特征研究

基于NaSch模型的理论,考虑高速公路交通事故对车流的影响,建立事故影响区域交通流限速管控模型。通过对事故影响区域限速管控与非限速条件进行分析,分别在车流为自由流和同步流两种情况下,统计道路的平均速度、事故区域的换道次数、事故区域车辆碰撞次数,并对以上数据进行模拟分析。表明在自由流和同步流两种情况下,对事故影响区域进行限速管控,会明显降低事故车道和非事故车道在事故缓冲区域内的碰撞次数,这也是保证行车安全的重要措施。     

粤港澳大湾区主要过江通道交通流特性分析

近年来，交通出行需求迅猛增长，单纯依靠扩大路网建设规模不能有效解决交通供需不平衡、交通拥堵日益严重等问题，所以，如何在现有道路条件下实现高速公路高效运营和管理就成为一个亟待解决的问题。准确掌握高速公路交通状态是对其进行科学管理和决策的关键前提，也是进行路网诱导和交通控制的基本条件，兼具理论价值和实践意义。为揭示交通流参数间的相互关系及其时空演变规律，依托海量工程数据提出一种全面的、可定量评价交通流特性的指标体系和计算方法，并以粤港澳大湾区主要过江通道为例对路段交通流特性进行了深入解析。实证分析表明：高速公路交通流具有相似性、周期性、时段流量分布不均衡等时间特征，且工作日的流量高峰期往往持续时间更长，流量的时间不均衡性更强。高速公路车辆行程速度则具有以日为周期、每日速度时变曲线波形相似、流量高峰期的车流速度波动性强、客车的行程速度普遍高于货车等特点。     

基于多值CA模型的两轮车加速过程建模与分析

在多值元胞自动机模型(EBCA2模型)的基础上,首先,对最大速度进行了扩展,并引入车辆的加速过程,建立了适用于人力自行车、电动自行车和摩托车的多值元胞自动机交通流模型。然后,对改进模型和非机动车两值元胞自动机模型进行了仿真对比分析。最后,利用改进模型分别模拟了两轮车在不同的最大速度、最大加速度和车辆的慢化行为下的交通流,并分析了这些参数对交通流的影响。仿真结果表明:与两值元胞自动机模型相比,在保证车流的流量-密度-速度特性不受影响的情况下,改进模型大大增加了其仿真速度;车辆的加速过程、慢化车辆数和低速车辆慢化行为都会对系统交通流产生一定影响,加速度变化对交通流影响较大,不同速度下的随机慢化行为对交通流的影响不同。     

不同流量条件下车道利用率的仿真研究

车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况,它影响交通流的稳定性,是道路通行能力和交通安全的重要影响因素。针对不同流量条件下车道利用率的不确定性和现场数据采集困难等特点,应用车辆跟驰、车道变换等微观交通流仿真模型在一体化仿真环境下进行模拟研究,得到双车道和三车道路段流量换道次数以及流量车道利用率关系的基本规律。