基于元胞自动机的破损路面车辆换道仿真

针对路面破损条件下,驾驶员为获得更高行驶效益而进行车道变换的现象,以元胞自动机Na Sch模型为基础,引入慢启动规则和换道规则,建立路面破损条件下双车道车辆微观换道模型。以换道需求、车道选择、间隙检测和换道执行4个过程确立仿真流程,对不同路面破损条件下的驾驶员特性、交通流特性和车辆换道特性进行仿真分析。从车辆运行角度对路面破损等级进行划分,依据效用理论计算车辆在不同车道上的行驶效益,建立车辆车道选择模型,并定义换道系数,分析单块路面破损对车辆换道行为的影响。基于驾驶员的行为差异,在仿真过程中将驾驶员分为冒险型、机敏型、谨慎型和迟缓型4类,通过设置仿真参数,对不同类型驾驶员在路面破损条件下的行为特性进行分析。结果表明:换道系数随路面破损等级的增加而不断增大,破损等级越高,车辆在破损路段行驶的效益越低,进一步增大驾驶员进行车道变换的概率,能够很好地模拟路面破损对车辆换道行为产生的影响。冒险型驾驶员在中密度区的换道率最高,随着路面破损程度的增加,车辆换道率和行驶速度方差随之增大,说明破损路面会降低车辆行驶效益,加剧换道行为的产生,同时增加车辆行驶速度的波动性,对交通流正常运行产生一定干扰,不利于行车安全。     

基于实测数据的出口车道左转交叉口饱和流率修正

为了准确计算出口车道左转交叉口的通行效率,基于实测数据,对该类型交叉口饱和流率进行了研究。研究调查了邯郸市的3个设置有出口道左转的交叉口和1个具有相似规模的常规交叉口,并根据左转车道位置,将调查数据分为5组,包括出口车道左转交叉口的进口左转车道、2条出口左转车道、预信号处左转车道以及常规交叉口进口左转车道。通过将各组出口车道左转交叉口饱和流率与常规交叉口进行对比,证实了出口车道左转这种控制方法对交叉口主停车线和预停车线饱和流率均存在显著影响。在此基础上,考虑车辆滞留、驾驶员非正常驾驶行为、车道利用率、多左转车道和有效绿灯时间等因素,运用概率论及数理统计,分别对主、预停车线建立了出口车道左转控制对车道饱和流率的修正模型。并将模型计算结果与实际调查结果进行比较,对模型进行了检验,主、预停车线处饱和流率估算平均误差分别为1.6%和1.5%。研究表明,出口车道左转控制方法虽然能提高交叉口整体通行能力,但对饱和流率会造成一定负面影响,降低预停车线处和主停车线处车道饱和流率分别为19.4%和23.1%。预停车线处主要影响因素是驾驶员非正常驾驶,主停车线处主要影响因素是车道利用和多左转相互干扰。     

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。     

信号交叉口行人过街形式适用性分析

为确定十字信号交叉口行人过街形式的适用条件,基于行人过街和机动车通行的服务水平分级,提出了不同行人过街形式适用性的判别依据;通过对人车冲突行为分析,构建了信号交叉口人车交互运行元胞自动机模型。按照单因素影响下的多变量梯度变化分析的方案构建思路,选取机动车流量、右转车比例、信号周期、左转相位绿信比、行人流量作为机动车和行人主导影响因素,建立了多变量组合影响下的仿真方案。以主主相交的双向六车道信号交叉口为例,确定了信号交叉口行人过街形式适用性方案。结果表明：交叉口机动车流量、右转车比例、信号周期、左转相位绿信比、行人流量等5个主导影响因素值确定时,可根据其对应的机动车服务水平和行人过街服务水平组合,确定具体的行人过街形式。     

城市路网交通流元胞自动机模型研究

研究城市路网交通流的动态特性,揭示交通拥堵、环境污染和交通事故的产生原因和规律,能为城市交通问题的解决提供理论依据.元胞自动机模型是研究城市路网交通流动态特性的一个有效工具,能够再现许多重要的交通流特征.从路段模型、交叉口模型和路网模型3个方面总结和评述了国内外各种典型交通流元胞自动机模型.在现有模型的基础上,通过对车辆起讫点分布、路径选择行为、双向通行多车道路段车辆换道规则、不同控制交叉口的车辆更新规则以及网络拓扑结构等方面进行改进,可以提高元胞自动机模型在城市路网交通流仿真中的真实性.     

基于元胞自动机的车道缩减区交通仿真软件设计与开发

采用元胞自动机理论,将车辆在车道缩减区内的运动变化规律表述为元胞自动机的演化规则,标定了元胞长度最大速度和安全距离等参数,通过确定元胞变换的原则,设计缩减区元胞自动机的结构,建立了车道缩减区交通流模拟模型;在此基础上设计并开发了基于元胞自动机车道缩减区的交通仿真软件,并将仿真软件应用于长沙市某道路车道缩减区进行仿真分析。通过对仿真结果与实测数据的对比分析,表明:同样的初始输入条件下,车道缩减区的流量仿真结果与实测值相差10.25%,平均车速相差11.5%,仿真结果的综合准确率达到89.125%;同时,仿真软件能得到路段车辆时空分布图、交通流量时变图、动态追踪车辆轨迹图,从而较为准确地模拟了车道缩减区的拥挤消散过程,可以为通行能力分析和交通改善方案意见提供技术支持。     

基于分布理念的前导型交叉口的概念设计

基于对现行交叉口交通组织方式的分析,以减少交叉区冲突点数目和利用道路末端部分处理冲突点为目的,引入分布理念,提出基于分布理念的前导型交叉口的设计概念。概念设计对现行交叉口形式进行了重组和改进:(1)左转车辆和直行车辆在驶入交叉口前提前转换至左侧车道;(2)对交叉口区域进行拓展并重新划分,把交叉口区域划分为车道转换段、过渡段和交叉区。据此设计了基于分布理念的前导型交叉口,并对前导型交叉口的交通组织方式和运行特性进行分析。结果表明:基于分布理念的前导型交叉口可以有效地提高交叉口的通行能力,尤其适用于左转车流量较大并且用地受限的城市道路交叉口。     

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。     

城市交叉口逆向可变车道设置研究

针对城市交叉口存在的早晚高峰段交通流分布不均衡现象,为避免道路资源的浪费,提出在交叉口进口道设置逆向可变车道,利用信号灯的相位控制逆向可变车道的开闭,以缓解交通拥堵。并以淄博市张店区某一交叉口为研究对象,结合已有理论对逆向可变车道的长度、开闭时间及附属设施进行研究,具体阐述逆向可变车道的设置方法。基于Vissim仿真技术结果表明:设置逆向可变车道后该交叉口左转车辆的延误时间减少了34.2%,最大排队长度减少了41.5%,一个信号周期内通过的车辆数增加了67.6%。     

“闯黄灯”决策的影响因素分析——基于意向调查方法

“闯黄灯”现象在道路上的广泛存在给道路通行效率和交通安全带来了严重影响.传统观点认为驾驶员闯黄灯主要是由于信号灯设置不合理引起的.基于经济学中风险决策理论,分析驾驶员在交叉口的黄灯行为决策过程和主要影响因素,在对周围驾驶员的采访和交叉口实地观察的基础上,设计了模拟场景的调查问卷,并使用SPSS统计软件进行数据分析,就驾驶员决策的影响因素-路况和时间建立Logistic模型.结果表明:安全因素对大部分驾驶员都起着决定性作用,而时间因素的影响则因人而异,不同类型的驾驶员对等待时间的敏感度不同.      

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。     

避险车道渐变型服务车道设置位置研究

通过UCWin Road Ver. 9驾驶模拟仿真平台,研究主线为直线的紧急避险车道渐变型服务车道的设置位置,以及制动床宽度对渐变型服务车道设置位置的影响。提取了最小转向半径、最大风险位置、起弯点、方向调整时间、转向角幅值指标,对5名男性驾驶员48次驶入避险车道的参数进行两因素方差分析,检验渐变型服务车道设置位置对上述指标的影响。研究结果表明:制动床宽度为9. 0 m且服务车道设置于制动床右侧时,车辆行驶稳定性强,驾驶员需要的引道长度短;制动床宽度为4. 5 m时,渐变型服务车道的设置位置对驾驶员驶入紧急避险车道的指标不存在显著影响。综合以上分析,渐变型服务车道宜设置于制动床右侧。     

干线公路平面交叉口合理间距研究

以分析干线公路平面交叉口之间区段的划分为切入点,用理论分析的方法来分析交叉口构造区、功能区和平稳运行区长度,最后提出了平面交叉口合理的最小间距指标。合理的路侧开口间距可以使交通流平稳到达,降低车辆之间的速度差(速度差是产生交通事故的重要因素之一),同时又能确保驾驶员有足够的时间准备进入该平交路口,合理布置公路平面交叉口,可以减少交叉口冲突点的数量。中国规范中按照公路的等级简单规定了平面交叉的最小间距,间距的取值只是考虑了道路等级、车道数量,但没有考虑交叉口的设计速度和交叉口几何特征的影响。该文通过对平面交叉进行功能分段,考虑几何要素等因素影响,分别计算各段长,最后得出合理的平面交叉口间距。     

基于计算机视觉的信号交叉口排队车辆静态间距研究

信号交叉口排队车辆静态间距对交叉口的通行效率和交通安全均有重要影响。以哈尔滨市26辆出租车的行车记录仪视频为数据基础,利用计算机单目视觉技术,构建了基于前车车牌高度的信号交叉口排队车辆静态间距测算模型,进而结合统计分析方法,探讨了静态间距的分布特性,分析了驾驶员因素(年龄和出租车驾龄)和道路交通条件因素(车型、是否高峰时段以及车道类型)对静态间距的影响。研究结果表明:所构建的静态间距测算模型具有较高的测算精度;对测算得到的1 896个静态间距样本的分析发现,信号交叉口排队车辆静态间距服从Loglogistic分布;静态间距与驾驶员年龄和出租车驾龄存在一定的负相关趋势,并且随着年龄或驾龄的增加将趋向于临界安全静态间距;高平峰时段和前车车型对静态间距有显著影响,且非高峰时段、前车为大中型车等因素会导致静态间距的增加,而当前车辆所在车道类型对静态间距没有显著影响。上述研究成果对全面掌握和理解信号交叉口的交通运行规律具有重要意义。     

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。     

基于意向调查的信号交叉口交通诱导服从分析

交通诱导技术的效益在很大程度上取决于驾驶员对诱导的服从情况,不同个人属性的驾驶员在遭遇不同外界条件时会对信号交叉口交通诱导采取不同的态度。文中通过意向调查获取驾驶员对信号交叉口交通诱导服从情况数据,构建诱导服从概率的Logistic回归模型,研究个体属性和外界条件等因素对诱导服从情况的影响。结果表明,诱导方式对驾驶员是否服从信号交叉口交通诱导的影响最显著,与可变信息板相比,驾驶员更倾向于遵循车路协同诱导;天气、交通状况等外界条件及性别、驾龄、道路熟悉度、常用车辆等个体属性亦会影响驾驶员的服从情况。     

基于效用选择的换车道模型

通过论述当前换车道模型的常见实现方式,指出在换车道需求产生过程中广泛应用的PLC方法存在下列不足:(1)不能反映微观特性;(2)不具有普适性;(3)不能准确反应运行环境变化的影响;并从理论分析的角度指出换车道行为是驾驶员在不同车道行驶状态下满意程度的选择结果,其需求产生的过程可以用随机效用理论进行描述。通过引入随机效用理论,建立基于效用选择的换车道模型,并以其作为核心子模型之一,编写仿真程序并对复杂交通流进行验证,得到较好的效果。     

城市道路平面交叉口设计过程质量控制研究

针对目前国内城市道路平面交叉口设计的理论及应用问题,基于质量控制理论、"交叉口时空一体化设计"和"以人为本"的设计方法提出了交叉口设计过程的质量控制模型;分析了交叉口4个不同设计阶段的校验指标;建立了交叉口设计过程的6个强约束校验指标及其计算模型,包括:多股车流冲突通行能力校验、左右转车道校验、行人等待时间校验、短车道校验、考虑行人、非机动车通行时间及机动车消散时间的机动车通行空间校验以及最小绿灯时间校验.杭州市某典型交叉口改善设计表明该模型可显著提高平面交叉口设计的效率和效果.     

含可变导向车道交叉口的车道功能与信号控制协同优化方法

可变导向车道作为1种灵活的交通组织方式,可通过动态调整进口道的车道功能来提高交叉口的通行效率,然而在实际运行过程中,仅在直、左车道间切换的可变导向车道交叉口存在时空资源利用率不足的问题。为此研究了1种可在直行、左转和直左合用车道间切换的车道功能与信号控制协同优化方法。根据交叉口实时的交通流数据,综合考虑不同车道功能下的交叉口车均延误、切换时间间隔、交通需求变化稳定性等指标对车道功能切换进行判断,实现车道功能与信号控制的动态优化;引入含可变导向车道交叉口的车道驶离流率修正系数改进延误公式,并考虑车道功能与信号相位之间的关系,基于相位矩阵建立以车均延误最小为目标的优化模型,确定最优的车道功能、相位和信号配时方案。利用VISSIM软件搭建仿真环境,以武汉市建设大道-新华路交叉口为例进行仿真验证,实验结果表明：相比于车道功能仅在直、左间切换的定时控制方法,采用在直行、左转和直左合用车道间切换的车道功能与信号控制协同优化方法的交叉口车均延误减少9.2%～12.5%,含有可变导向车道的进口道车均延误减少10.8%～25%,平均排队长度减少9.8%～12.3%。     

基于通行能力的借对向车道左转交叉口信号控制模型优化

借道左转是一种在交叉口现有车道设置基本不变的情况下,为了保证更多的左转车辆可以快速通过交叉口而借用对向出口车道进行左转的新型交通组织方式.该交通组识方式适用于当前有专用左转信号相位且左转车流量较大的交叉口.基于苏州市人民路-十梓街交叉口的实际运行困境,在该交叉口进口道进行借对向车道左转的渠化设计和信号控制方案设计,以此...