可变限速控制下的城市快速路交通流混沌分析

可变限速策略是城市快速路交通系统中重要的管理手段,制定合理限速值需要考虑交通流运行特征与车辆速度特征因素。为更好地研究可变限速控制下的车辆行驶速度特征所引起的混沌现象,通过设定交通流中遵循可变限速值行驶车辆的不同比例p这一参数,以北京市三环快速路交通环境为背景,构建多种仿真情景得到速度时空序列,借助C-C法获得不同断面的速度序列时间延迟与嵌入维数,重构时间序列相空间,利用小数据量法获得最大Lyapunov指数即λmax,以判断混沌特征,并在相同流量下进行对比,分析发现,没有实施可变限速策略时,断面速度序列λmax为正;实施可变限速策略时,可变限速标识下游200m位置速度时间序列λmax为正,并且λmax与p存在二次回归关系,当p=76.8%时,速度序列λmax趋于0。以p为关键参数的分析结果可为制定可变限速值以及策略实施提供参考。     

浓雾下高速公路可变限速控制方法

为解决浓雾时高速公路行车交通安全问题,并改变原有的固定限速措施,提出以安全允许速度为基准的可变限速控制方法。以道路交通安全法对浓雾下车速的规定为基准,考虑交通法里并未提及道路线形条件、路面状况等因素对限速值进行计算,并采用监测器数据近似代替个体车辆数据进行数据优化,得到浓雾行车安全车速及安全行车间距取值。基于此限速信息对动态可变限速信息牌的设置提供依据,进一步确定可变限速控制流程。VISSIM仿真试验结果表明：与固定限速控制相比,实施可变限速控制路段的最低平均车速提高了12.16%,平均速度最大差值降低了26.37%。表明浓雾下高速公路可变限速控制方法相比传统固定限速手段能有效地在保障出行安全的同时提高出行效率。     

雨天环境下高速公路可变限速控制方法研究

降雨对高速公路交通安全和通行效率具有一定的负面影响.运用可变限速控制技术,根据高速公路实时交通流状态和降雨强度,对各路段限速值进行动态优化和调整,减小降雨带来的不利影响.阐述了雨天可变限速控制系统的总体方案,分析了降雨对能见度和路面摩擦系数的影响,建立了雨天环境下高速公路安全车速计算模型;在宏观动态交通流模型METANET基础上,提出了适用于雨天可变限速控制条件的改进模型,并以控制周期内所有车辆总行驶里程最大为目标,建立了雨天可变限速控制优化模型.利用Matlab软件仿真实验,结果表明,与固定限速方式相比,本文建立的可变限速控制方法可提高雨天环境下高速公路车辆运行速度,并降低各路段车速差,保障雨天环境下高速公路安全高效运行.     

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.     

基于遗传算法的PARAMICS可变限速仿真参数自动标定

仿真技术被广泛应用于可变限速控制技术的研究中.为保证可变限速控制的仿真结果与真实情况相符,采用遗传算法对PARAMICS仿真模型中可变限速控制参数标定进行研究.阐述了可变限速控制路段的交通流参数采集,提出了在PARAMICS仿真模型中针对可变限速控制的参数自动标定流程,分析了基于遗传算法的可变限速控制参数标定结果.实验表明提出的参数标定方法能够有效的确定可变限速控制仿真过程中关键参数取值,参数标定后的仿真结果与真实数据更为接近,提高了仿真精度.      

山东省高速公路监控系统中主线可变限速值程序设计

高速公路主线速度控制是高速公路监控系统中一个重要的措施和手段,它需要考虑道路、交通和气候等各种因素的影响。本文应用高速公路主线速度控制的基本原理,结合工程项目实例,对山东省高速公路监控系统中主线可变限速标志显示的可变限速值的计算流程进行了介绍,提出了用于程序实现的三个模块,给出了程序流程图,同时对提供相关计算数据的外场设备的对应关系作了简洁、形象的描述,说明了该计算流程的可行性,同时也指出了应改进的方面,为高速公路监控系统的完善进行了实践尝试。     

具有同时可控制红绿灯与可变限速标志功能的交通信号机的研制

可变限速标志是高速公路和城市道路上进行速度限制、保证交通安全的重要设施，本文介绍了它在线空面控系统中的应用，给出了一种新型交通信号控制仪，它能控制红绿灯，亦能同时控制可变限速标志。讨论了可变限速标志显示屏的设计方法和控制电路原理、该信号机结构简单、成本低、性能可靠、具有推广价值。     

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。     

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。     

基于“移动水坝”的高速公路雨天行车安全性研究

为了减少雨天交通安全隐患,保障高速公路行车安全,根据雨天高速公路实际行车状态、路面径流特点和车辆水膜相互作用探究雨天安全行车速度。首先,提出“移动水坝”概念,并分析“移动水坝”现象出现的原因和形成机理;依据水力学基本理论探究“移动水坝”现象中水膜厚度和车辆滑水限速值的变化规律;然后,利用Fluent软件仿真车辆对水流的阻挡作用,依据外侧车道大车行车间距的水压力探究连续“移动水坝”形成的条件,并确定外侧车道大车在不同行驶速度下相应的临界车头时距;最后,应用流体力学原理仿真分析车辆行驶速度和水膜厚度与轮胎受到的动水压力之间的关系,确定不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水限速值。研究结果表明：雨天在高速公路外侧车道行驶的大车会对路面径流产生阻挡作用,出现“移动水坝”现象;“移动水坝”作用下水膜厚度较正常排水状态下增加,导致内侧车道行驶的小客车滑水限速值降低;设定试验条件下外侧车道大车间距40 m时,两车的水坝作用连续,增加大车车头时距可以减弱连续“移动水坝”作用;车辆行驶过程中轮胎受到的动水压力随水膜厚度及行驶速度的增加而增大,小客车在“移动水坝”作用下发生滑水的概率增加,根据轮胎动水压力值和滑水值确定不同降雨强度对应的临界滑水速度,可相应作为雨天高速公路小客车行驶速度限值。     

二级公路交通流特征对事故严重程度的影响

为有效管控二级公路的交通安全,定量刻画二级公路事故严重程度与交通流特征之间的关系,以元(谋)-双(柏)公路为研究对象,基于长期监测的交通事故数据及交通流数据,利用结构方程中的测量模型实现事故严重程度的量化计算,并运用Spearman分析法、决策树算法及随机森林模型选取影响事故严重程度的关键交通流参数,进一步采用多变量多项式比率法建立关键交通流参数与事故严重程度之间的关系方程,获取二级公路交通流特征对事故严重程度的影响关系。研究结果表明:①相比于事故率、受伤人数、死亡人数等指标,事故规模更能准确且全面地表征事故严重程度;②大车(指大客车、中型货车、大型货车、特大型货车、拖挂货车、集装箱车)平均日交通量、轻型车(指拖拉机、摩托车)平均日交通量、v/c、车速变异系数是影响二级公路事故严重程度的4个关键交通流参数;③各交通流参数之间存在相互作用关系,且不同参数对事故规模的影响程度不同;④当大车平均日交通量、轻型车平均日交通量、v/c、车速变异系数分别取200~340veh·d-1,200~380veh·d-1,0~0.1及0.7~0.77,0~0.15及0.6~1时,二级公路的事故规模较小;当大车平均日交通量、轻型车平均日交通量、v/c、车速变异系数分别取0~200veh·d-1,0~190veh·d-1,0.32~0.63,0.16~0.2及0.4~0.6时,二级公路事故规模较大。     

考虑高速公路运行风险的雨天可变限速方法

为保证雨天环境下高速公路行驶安全，降低道路整体运行风险，结合雨天风险特征，开展考虑运行风险的雨天可变限速研究。首先应用随机森林模型，标定雨天环境下高速公路动静态风险因素的特征重要度，并结合熵值理论，建立高速公路风险模型、计算风险系数、划分风险等级;之后，以空域自适应算法中可变限速推演变化规律为基础，考虑大、小型车的行驶特征，结合预期风险、雨天停车视距、水膜厚度等因素，优化可变限速模型，细化大、小型车辆的初始控制值，进而提出不同降雨强度、不同能见度下的可变限速推荐值；在此基础上，利用驾驶模拟实景仿真系统、心理生理检测设备、微观交通流仿真软件，开展可变限速系统控制值合理性及驾驶人行车适应性与交通流运行状态的实证分析。研究结果表明：随着能见度降低和降雨量增大，在可变限速控制下，驾驶人呈现出交感神经兴奋性减弱、副交感神经兴奋性增强、心理紧张度降低的状态，其平均心率、心率变异性高频值、心率变异性低频值、心率变异性差异值分别由74.13、0.121、0.643、2.37变为78.23、0.192、0.567、2.01，驾驶人对限速方案的适应性良好；同时，可变限速可保证道路整体通行效率，不会造成交通流风险震动，在小型车、大型车限速分别为80、60 km·h^-1和小型车限速60 km·h^-1、大型车禁止驶入场景下，碰撞时间均值、中值大于未限速场景，各车道的行车安全性均能得到保障;提出的雨天可变限速控制方法合理，且具有一定工程适应性，能为异常天气高速公路宏观车流主动防控提供理论支撑。     

中美公路运行速度与交通安全相关性对比研究

针对目前中国对运行速度概念存在的一些误解,通过现场采集的车辆运行速度分布数据,解析和讨论了运行速度的明确定义。对中美公路车辆运行速度分布、运行速度统计值进行对比分析,并对中美驾驶员对限速值的遵守情况与限速值的调查问卷统计结果进行了对比分析;探寻了中国大、小车运行速度差大于美国的根源,并进一步探讨速度差与事故率,以及速度差与事故严重程度的相关性。结果表明:限速值需要综合考虑运行速度、设计速度与其他因素;为了增进中国公路的行车安全,建议在条件允许的情况下,实施分车道对大、小车分别限速。     

交通视频辅助的桥梁动态称重方法研究

为了进一步提升既有的桥梁动态称重技术，提出一种交通视频辅助的新型桥梁动态称重方法。首先介绍基于深度神经网络的计算机视觉目标检测技术和一种计算机视觉坐标转换方法，实现从交通监控视频中实时地探测与定位桥上行驶的车辆和车轴。然后引入桥梁应变分解方法和应变影响面识别方法，建立车重、车辆位置与桥梁应变之间的映射关系，从而建立一种综合利用时间和空间冗余信息对车辆进行称重的方法。该方法构建超定的影响面加载方程组，使用最小二乘法求解该方程组以得到桥上行驶车辆的轴重和总重。最后总结出一套交通视频辅助的桥梁动态称重方法框架。为验证以上方法，在某连续大箱梁桥的缩尺模型以及实桥上进行试验。试验包含单车、双车、跟车、并行、直行、变道、匀速、变速等复杂交通工况。模型试验结果表明：该方法的车辆总重识别误差均值为-2.02%，标准差为4.77%；车辆轴重的识别误差均值为4.77%，标准差为17.50%。实桥试验结果表明：该方法的车辆总重识别误差均值为0.21%，标准差为1.53%；车辆轴重的识别误差均值为-3.59%，标准差为42.67%。除此以外，所提出的方法还可用于识别桥上车辆的数量、类型、轴数、实时位置、运动轨迹、行驶速度等多粒度交通信息。     

Intelligent speed adaptation: Preliminary results of on-road study in Penang,Malaysia

The first field experiment with intelligent speed adaptation (ISA) in Malaysia was held in December 2010 in the State of Penang. Eleven private cars were instrumented with an advisory system. The system used in the present study included a vocal warning message and a visual text message that is activated when the driver attempts to exceed the speed limit. When the driver decreases the speed, the warning stops; otherwise it is continuously repeated. The test drivers drove the vehicles for three months with the installed system, and the speed was continuously logged in all vehicles. The warning was however only activated in the second month of the three month period. The present study aimed to evaluate the effects of an advisory ISA on driving speed, traffic safety, and drivers' attitude, behavior, and acceptance of the system. To examine these effects, both the survey and the logged speed data were analyzed and explored. The results show a significant reduction in the mean, maximum and 85th percentile speed due to the use of the system. However, there was no long-lasting effect on the speed when the system was deactivated. In the post-trial survey, drivers declared that the system helped them well in following the speed limits and that it assisted them in driving more comfortably. Furthermore, the warning method was more accepted compared to a supportive system, such as active accelerator pedal (AAP). After the trial, most drivers were willing to keep an ISA system.     

山区道路弯道上车辆自动减速系统分析、建模与设计

受弯道离心力影响,在弯道处车辆易发生侧滑和侧翻,山区道路转弯车道为交通事故高发区.车辆自动减速系统运用ITS技术自动控制车辆,使其能以安全车速通过弯道,避免交通事故发生.阐述车辆在转弯道处的运行机理,并对其在直线路段和曲线路段的运行情况分别建立数学模型,且对模型进行解析,以展现车辆自动减速系统的控制过程.通过对数学模型...     

Lateral Stability of Towed Flexible Vehicles

The highway transport of mobile homes is a matter of concern for the increasingly safety-minded driving public. The low speeds of towed vehicles necessary to maintain stability, together with the requirements for excessive lane widths due to clearance for the lateral motion, result in increased likelihood of traffic accidents, impeded traffic flow, and reduced highway capacity. A safe increase in the stable cruising speed, coupled with a decreased amplitude in the pendular motion helps alleviate all three of the aforementioned problems. Energy input at hitch point and lateral forces between the road and tires permit lateral vehicular motions, which occur above a critical speed, to increase in amplitude until possibly a limit cycle or instability is reached. One would expect that structural dynamics could have a pronounced influence on the lateral response of towed vehicles with large and relatively flexible chassis, such as mobile homes. The objective of this research is to determine the influence of chassis structural parameters on the lateral stability of towed flexible bodies during transport. The mass of the towing vehicle is assumed infinitely large, thus eliminating any dynamic interconnection between the towing and towed vehicles. The assumed modes method is used to describe the lateral deflection of the flexible towed vehicle. Results of the study of this model indicate that increase in structural rigidity of towed vehicle increases the critical towing speed whereas increase in the tire cornering coefficient reduces the safe towing speed, which is true only for this simplified model where the dynamic interaction with the towing vehicle is not included.     

Impacts of freeway speed limit on operation speed of adjacent arterial roads

Speed limit is one of the essential factors associated with roadway safety. Spillover effect is the tendency of drivers to drive at a higher speed on relatively lower-speed non-freeway roadways after exiting higher-speed freeways. Speed studies were conducted on urban arterial roads with speed limits of 45 mph - all adjacent to freeways with speed limits of 55 mph and 70 mph. A comparison of speed differences between motorists who exited the freeway and those who were already driving on the arterial road was performed. Results showed that the mean speed and 85th percentile of passenger cars on arterials adjacent to 55 mph freeway were 47.3 and 51.1 mph, respectively, while the mean speed and 85th percentile of passenger cars on arterial adjacent to a higher speed 70 mph freeway were 49.5 and 53.4 mph, respectively. Differences in the mean speeds between vehicles exiting from freeways and vehicles already driving on the arterial road were observed at all four sites evaluated. This paper provides researchers, policymakers, and engineers with a better understanding of the effects of speed spillover on adjacent roads when determining whether to increase the speed limit on freeways.     

Critical Speed and Limit Speed in Phenomena of Lateral Instability on Railway Vehicles

A comparison between theoretical calculations on dynamic lateral behaviour of railway vehicles and experimental results shows quite a sizeable difference between the calculated critical speed and the actual speed at which side impact phenomena will repeatedly occur between wheel flange and rail (running speed limit), such impact speed being remarkably lower than calculated.

Another typical experimental aspect is that the running speed limit will considerably vary for the same vehicle depending on the test track conditions. Such difference is usually attributed to alterations of the wheel-rail contact surfaces, only.

This paper will discuss some concurrent causes which may prove far from negligible, such as the effects of track defects, an amplification of the dynamic lateral displacement between wheel and rail on approaching the critical speed, the track mechanical properties, and in particular the track lateral rigidity.

The influence of some geometrical factors typical of the wheel-rail contact, such as side clearance and linearized conicity, will also be discussed. The approach is based on the application of statistical methods to dynamic linear systems.     

基于现场调查与非参数估计的干线公路荷载特性研究

针对干线公路上行驶的大型汽车和重型汽车数量的增加,对公路桥梁造成的损害不断加剧,不仅增加了桥梁的维护成本,也造成了干线公路通行能力和服务水平降低的问题。选取对桥梁结构有较大影响的车辆轴重,在河南省高速公路主线收费站通过对大型货车轴重进行调查统计,利用核估计法建立了干线公路车辆轴重统计模型。分析结果表明,目前干线公路以大型、重型货车为主的公路荷载已经远远超出了公路荷载标准上限值,需要根据现有的车流状况计算干线公路桥梁结构承载力及可靠性,并制订符合实际的地方性荷载标准作为国家标准的补充。