变道约束下近邻交织区交通均衡组织方法

针对相邻较近的交织区车辆持续交织运行特点,以提高交织区通行效率及交通安全为目标,提出一种基于变道约束下近邻交织区交通均衡组织方法,旨在计算不同时段交通量所对应近邻各交织区的最佳提前变道诱导距离,以减少近邻交织区车辆相互干扰,降低平均交通延误,提高道路通行效率.对重庆市海峡路两段近邻交织区的日均交通量(4 092 pcu/h),早高峰时段交通量(5 340 pcu/h),晚高峰时段交通量(4 596 pcu/h),以及年均交通量(3 276 pcu/h)进行仿真建模分析.实验选取近邻交织区内累计平均延误作为近邻交织区的评价指标,利用仿真软件(Vissim 4.3)持续仿真 40次.结果表明,最佳提前变道约束距离为交织区长度的 60%,其相应的平均交通延误分别降低了57%、73%、63%和72%.     

快速路入口交织区通行能力计算方法研究

针对快速路交织区拥堵问题,以城市快速路入口交织区通行能力为研究对象,综合考虑主线交通流量、临界间隙、鼻端与加速车道并入点之间的距离等参数,通过采集快速路交织区相关交通参数,建立匝道通行能力模型,并利用可插间隙的浪费对模型进行了修正,建立基于接受间隙理论的快速路交织区通行能力模型。该模型能够为快速路交织区拥堵程度的评估和复杂交通状况的分析提供依据,并在快速路交通设施设计及设计速度选择方面提供科学参考。通行能力模型建立利用了线性回归模型,与现有方法相比,易于应用、实施。     

城市快速路互通立交交织区长度可靠性设计

城市快速路中互通立交交织区长度的合理设置将对整个城市快速路系统的服务水平、通行能力、行车安全的提高起到关键作用,有必要对互通立交交织区长度的取值进行科学合理的计算。基于《公路通行能力手册》交织区中的相关方法建立交织区长度的计算模型;以该模型为依托结合可靠度理论,建立最小交织区长度可靠度功能函数,对交织车辆区间平均速度、交织区基本路段的平均自由流车速等随机变量的随机性及其分布规律进行分析。利用蒙特卡罗法讨论现行规范中最小交织区长度设计取值的安全可靠性,用失效概率及可靠指标进行评价。参考《公路工程结构可靠度设计统一标准》中城市快速路对应安全等级的可靠度要求,计算不同设计速度下的交织区长度,并结合实例验证,其计算结果具有较高安全性。研究表明：以150 m作为互通立交交织区长度应用于快速路设计,其失效概率较大且安全性较低;通过以满足一级安全等级条件的目标可靠度反算,推荐在100、80、60 km/h共3种设计速度下,互通立交交织区长度分别取400、370、350 m,可提高整个城市快速路系统的高效性和安全可靠性。     

考虑天气影响的高速公路交织区交通运行状态识别

为精准识别不利天气下高速公路交织区的交通运行状态,在传统交通流指标上引入天气因素,建立改进的k-prototypes交通运行状态划分方法。本方法通过分析在不同等级的降雨、能见度、风速下交通流特性的变化特征,确定天气对交通流状态的影响;利用随机森林模型选择交织区各车道交通流运行状态的影响变量;为提高模型精度,引入信息熵衡量k-prototype算法的相异性,并提出聚类效果评价指标衡量状态的有效性。结果表明：考虑天气及交通流特征的高速公路交织区各车道运行状态划分为7类最佳,分别对应《道路通行能力手册》中的各级服务水平。在恶劣天气影响下,交织区各车道服务水平均下降明显,车道1、3平均下降4个等级,车道2、4平均下降3个等级;在中度天气影响下,各车道下降2～3个服务水平。在同一服务等级下车道1、3车流运行最小速度下降范围在11.2～17.4 km·h^-1,而车道2、4在21.2～27.4 km·h^-1。研究成果可为恶劣天气影响下更精细化的交通管理以及提高高速公路交织区服务水平提供理论基础。     

基于交通冲突的交织区安全评价方法研究

基于事故数据进行安全评价存在局限性,以交通冲突为基础进行交织区不同角度的安全方法评价研究。考虑冲突类型及严重程度将交通冲突综合风险指数作为整体评价指标,运用灰色聚类评价法进行整体评价等级确定,以冲突概率及变道风险为评价指标对交织区行驶区域进行安全分析。结果表明交织区内各区域存在明显的安全区分,从而实现对交织区的安全评价。     

基于交通密度的城市快速路交织区长度设计研究

交织区是快速路主线通行的交通瓶颈和事故多发地。合理的交织区长度对提高交织区服务水平和通行能力具有重要意义。鉴于此,分析了交织区运行的各个影响因素,提出了基于密度指标的交织区长度设计方法,采用试算法给出了不同条件组合下的交织区长度设计值。结果表明,应用密度指标进行交织区长度设计具有一定的可行性。     

基于回归分析的交织区通行能力模型

针对以往交织区通行能力回归分析中缺乏较为通用的回归模型、导致模型设计盲目性较大的问题,以HCM2000中交织区通行能力建议值为基础,建立模型的基本形式。研究表明,双曲线模型可较好地描述交织区通行能力与交织区长度的关系,模型参数可通过对交织区类型、交织流量比、交织区车道数和自由流车速等因素进行多元线性回归拟合得到。经检验,模型拟合度为0．918,平均误差为4．4％,说明模型可用且准确性较高。将模型应用于天津市快速路交织区通行能力计算中,验证了模型的实用性和可移植性。     

考虑智能网联近邻车辆信息的交织区换道风险预警

面向车辆换道风险预测时特征差异大、样本不均衡、参数调优时间久的问题,将高精度微观车辆轨迹数据与超参数优化机器学习方法相结合,提出了一种可应用于智能网联车辆(ICV)的交织区换道风险识别与预警方法;基于无人机航拍视频,从广域视角提取了城市快速路交织区时间精度为0.1 s、空间精度为每像素0.1 m的换道轨迹,测算了车辆间距、矢量速度、加速度、接近率、速度角度等换道风险感知信息;引入考虑近邻车辆信息的换道TTC模型,以反映车辆汇入或汇出主线的迫切需求,描述其在不同位置的换道行为差异性;结合15分位数法和四分位差法,划分了换道风险预警等级;基于准确率、真阳性率、灵敏度等多项评价指标,遴选并对比了线性分类器、支持向量机、K近邻以及RUSBoost模型换道风险预测结果,得出交织区换道风险实时预警优选模型,针对优选模型进行了超参数优化与验证。研究结果表明：RUSBoost模型为优选模型;超参数优化机器学习方法迭代至第24次时,RUSBoost具有最小误差与最佳点超参数;RUSBoost、BRUSBoost优化模型预测准确率分别为91.40%、99.80%,AUC分别为0.96、0.99;BRUSBoost优化模型对于Ⅰ级、Ⅲ级换道预警精准率分别提升了50.9%、41.2%,有效改善了极端风险换道条件更复杂也更不易预测的缺陷。研究成果有助于智能网联车辆换道决策与轨迹优化,指导交管部门制定ICV动态预警方案。     

城市连续隧道交织区主线交织车辆换道点选择行为研究

基于城市连续隧道交织区分析主线交织车辆换道点选择行为,以实地采集的车行轨迹数据为基础,利用随机森林模型分析主线车辆换道点选择行为特征及影响行为决策的影响因素,而后分别采用支持向量机模型与随机森林模型进行换道点选择行为决策建模和对比分析。研究结果表明：影响主线交织车辆换道点选择的主要因素为目标车辆状态以及本车道的后车状态,且经特征筛选之后建立换道决策模型的精度更高,其中支持向量机模型可以较好的刻画换道行为,模型的预测精度不低于85%。研究成果有助于在仿真模型中更准确描述换道点选择行为,同时为城市连续隧道交织区的优化和辅助驾驶策略制定提供支撑。     

城市快速路苜蓿叶互通立交交织区影响范围研究

快速路苜蓿叶互通立交通行能力研究中,交织区影响范围是其中重要的参数. 本文分析了《美国通行能力手册》(HCM2000)对分合流区和交织区的划分原则应用在苜蓿叶互通立交上的局限性. 通过采集广州市快速路苜蓿叶互通立交上的数据,应用理论分析和数理统计的方法,研究了苜蓿叶互通立交A型交织区（交织车辆至少需要1次车道变换）和C型交织区（一股车流不用车道变换,另一股需要两次或两次以上车道变换）上下游的车头时距分布特性. 研究结果表明,交织区对上下游的交通流有影响,A型交织和C型交织上下游的车头时距分布符合三参数韦布尔分布. 然后根据韦布尔分布中形状参数随距离的变化规律,确定了苜蓿叶互通立交A型交织和C型交织对上下游的影响范围.     

基于VISSIM仿真的间断流设施交织区组织研究

将快速路和城市常规道路不合理衔接造成的城市道路拥堵问题作为一种典型的间断流设施交织区问题,研究其拥堵机理,提出＂以时间换空间＂的理念,采用路段信号控制方法来实现2个交通流在时间上的分离,减少交织的优化方案,最后利用VISSIM仿真软件对其效果进行验证,并找出其适用范围。     

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由于环形交叉口入口车辆直行和左转的绕行而避免了流线冲突,交织区存在着大量的分流、合流行为,车流运行特性复杂. 通过对环形交叉口交织区的摄像调查,测算并分析在该区域的合流与分流运行行为的速度分布、换道位置分布,合流车与环道上前后车的车头时距分布,以及可插间隙的利用等规律,研究发现环形交叉口交织区运行行为具有以下特性：外环道车速比内环道的车速大,合流车的车速最低;分流行为发生于合流行为之后;当可插间隙增大时,合流车速有增大的趋势;对于较小的可插间隙,通常后车时距大于前车时距;多车道环形交叉口的当量车流的临界间隙小于单车道环形交叉口临界间隙.     

环形交叉口交织区车流运行特性的研究

由于环形交叉口入口车辆直行和左转的绕行而避免了流线冲突,交织区存在着大量的分流、合流行为,车流运行特性复杂. 通过对环形交叉口交织区的摄像调查,测算并分析在该区域的合流与分流运行行为的速度分布、换道位置分布,合流车与环道上前后车的车头时距分布,以及可插间隙的利用等规律,研究发现环形交叉口交织区运行行为具有以下特性：外环道车速比内环道的车速大,合流车的车速最低;分流行为发生于合流行为之后;当可插间隙增大时,合流车速有增大的趋势;对于较小的可插间隙,通常后车时距大于前车时距;多车道环形交叉口的当量车流的临界间隙小于单车道环形交叉口临界间隙.     

基于道路交通状态的随机用户平衡

运用随机用户平衡配流的基本思想和交通流理论，提出了道路交通状态的概念，以便讨论交通拥挤情况下的交通量分配问题．将道路交通状态定义为行程时间和道路拥挤度的线性加权和．假定在路网随机变化的情况下，出行者以行程时间和道路拥挤度最低为路径选择准则，建立了基于道路交通状态的随机用户平衡配流模型，并证明了模型的等价性和唯一性，给出了该模型的连续平均求解算法．一个小型网络的数值计算结果表明，该模型能反映出行者在随机路网中的路径选择行为．     

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我国多数道路是典型的混合交通,交通组成复杂,相互间干扰现象严重. 含有小汽车、货车和其他车型的混合交通备受研究者的关注. 本文构建一个考虑道路收费的多用户网络均衡模型,在模型中,各类用户拥有各自的时间延误函数和道路收费,且相互影响不同. 折算系数（PCE）为可变的,构建的道路延误函数是非线性,非连续和非对称的. 混合交通网络均衡模型采用变分不等式构模,用相继平均（MSA）方法进行求解. 最后,在交通规划软件EMME/3中实现该算法并应用到实际公路交通网络,并对线性折算系数和非线性折算系数下的交通网络分配结果进行了对比. 研究表明,非线性折算系数更加符合实际区域网络交通流分布.     

基于网络对偶均衡的有边约束的交通流分配模型

利用网络对偶均衡理论,依据“局部近视”用户均衡原则建立了具有一般边约束的网络交通流分配模型. 将交通网络中的流量与行程时间看作一对对偶的变量. 从网络的基本组成元素入手,首先考虑网络节点的流量守恒条件与节点距起点最小行程时间对偶关系,然后考虑路段流量与“局部近视”用户路段行程时间约束条件的对偶关系,最后通过整合上述对偶关系,并增加一般边约束建立了新的交通流分配模型. 分析了模型求解过程中如何体现“优先出牌”与“在途调整弹性”两个择路行为假设. 利用模型求解结果中分起讫点对的路段流量唯一的特点,给出了确定有效路径集的搜索算法. 用算例验证了模型及算法的有效性,并对具有一般边约束的流量分配模型的计算结果从拥挤收费和路段排队延误角度进行了解释.     

基于均衡原理的交通需求结构分析方法研究

道路网络上的交通流状态是交通需求结构和道路网络结构二者共同作用的结果,交通需求结构与道路网络结构一体化研究是实现交通需求系统管理的基础。鉴于此,运用均衡原理建立交通需求结构与道路网络结构二者的耦合关系模型,提出基于交通网络与交通需求二重均衡协调的交通需求结构分析模式,可为交通需求系统化管理提供理论依据和方法。