高速公路合流区可变限速和换道协同控制研究

针对高速公路合流区通行效率降低、车辆延误增加、整体服务水平下降等问题,提出了一种基于可变限速和换道控制的高速公路合流区车流密度优化模型.首先,换道控制通过预测瓶颈容量和交通需求为联网车辆(CAVs)提供变道建议,优化合流区上游的车流密度,减少瓶颈容量下降的影响;其次,基于换道控制下的合流区瓶颈容量以及匝道的交通流密度,确定修正前的可变限速值;再次,利用基于细胞传输模型的反馈进行变限速控制,实时控制交通瓶颈上游流量以保证换道区密度收敛到最优平衡点,得到修正后的可变限速值;最后,选择元胞传输模型作为基础交通流模型对合流区进行换道控制,采用中观多车道元胞传输模型模拟合流区主线换道行为及换道控制对合流区交通流运行的影响.仿真结果表明:与无控制方案和VSL控制方案相比,协同控制的平均旅行时间分别降低了58.55％、35.68％,平均流量分别提高了9.09％、2.35％,协同控制在通行效率、交通安全方面均有明显改善.     

非机动车影响下信号交叉口转向通行能力模型的比较

混合交通条件下,非机动车显著影响着信号交叉口转向机动车通行能力．文章剖析了现有的非机动车影响下交叉口通行能力的解析算法,建立了基于VISSIM的通行能力仿真模型,标定了模型参数．通过算例,比较了各种解析和仿真模型．通过仿真实验分析了非机动车对机动车延误、转弯速度的影响．研究表明：各种模型得到的结果差别较大,其中,HCM（2000）与Chen等人（2007）的方法计算的通行能力与仿真实验结果较为一致．假设非机动车在机非冲突区总能够抢先通过,将导致低估机动车通行能力;而只考虑绿灯初期非机动车成群通过造成的影响,将导致高估通行能力．随着冲突非机动车流量的增加,单位数量的非机动车对机动车通行能力、延误和转弯速度的影响逐渐减小．转向车流的仿真通行能力值与平均转弯速度显著线性相关．     

信号控制交叉口助动车违章特征与影响因素分析

为了对助动车的违章行为提出改进措施,利用视频数据观测了上海市12个信号控制交叉口的骑行类车辆行为。基于行为分析方法对人-车-交通环境特征进行编码,并利用Logit模型分析了助动车违章行为的影响因素。结果显示,在信号周期较短、非机动车流量较小、横向车流较稀疏或处于违章待行状态时,助动车更易闯红灯;在直行或非机动车道较窄时,更易违章待行;在转弯、非机动车道较窄或横向车流稀疏的情况下,更易错用车道;在非机动车道较宽时,更易逆行;燃油/燃气车辆、男性骑车者更倾向于载人载物违章。最后指出,应建立助动车骑车者的安全意识、完善法律法规、提升交通设施服务质量与交通管理水平,以有效引导助动车向有利于城市交通有序、安全方向发展。     

基于元胞自动机的附加导流岛型出口仿真建模

为研究附加导流岛型出口对快速路交通流的影响，本文建立针对附加导流岛型出口的元胞自动机模型。基于KKW (Kerner Klenov Wolf)模型，引入3种换道规则并分段设定，以描述附加导流岛型出口影响下的车辆换道行为。针对主辅路直接衔接的几何特点，对主路车辆经由出口驶出的过程等效简化，定义附加导流岛型出口下的车辆驶出规则。模型的数值仿真结果表明：导流岛通过引导辅路车辆在导流岛上游向外侧车道合流，能够使辅路下游的内侧车道起到辅助车道的作用。在此设置下，辅路车流对车辆驶出造成的直接干扰得到缓解，主路的通行效率显著提高。然而，辅路车辆经过导流岛后的强制换道会对驶出的平稳交通流造成扰动而诱发局部拥堵， 影响驶出车流的进一步疏散，导致主路饱和流量和平均速度的下降。此外，导流岛使得辅路形成道路缩减瓶颈，在其影响下，辅路总饱和流量大幅下降。导流岛对辅路内侧车道的占用使得其流量和平均速度均低于外侧车道，通行效率受到更大的影响。     

车路协同环境城市快速路分流区通行能力提升策略

根据车路协同环境城市快速路分流区不同车型的自动、人工驾驶混合车流特征，引入动态加速度、可变换道概率改进元胞自动机模型车流运行规则；设计了考虑主路自动驾驶渗透率、大型车混入率、驶出自动驾驶渗透率、驶出车流率、出口匝道车道数、换道决策点距离等因素耦合作用的分流区换道仿真试验；对比分析了多因素耦合作用下驶出车辆自由换道率、平均换道距离等指标影响程度，研究了城市快速路分流区道路通行能力变化规律；提出了基于可变换道决策点距离的分流区道路混合车流通行能力提升策略。研究结果表明:分流区驶出车辆自由换道率越高，道路通行能力越大；主路车流自动驾驶渗透率对通行能力的影响最为显著，自动驾驶环境可达到人工驾驶环境道路通行能力的2倍；出口匝道车道数对通行能力的影响不显著，2条出口匝道比1条出口匝道的通行能力提升约3%；换道决策点距离对通行能力的影响较为显著，车辆换道决策点距离从100 m增加到150 m时，分流区道路通行能力可提高9.6%~10.6%。可见，可借助移动式交通标志提前引导车辆换道决策，显著提高分流区道路通行能力。      

逆向可变车道交叉口信号配时优化方法

为提升逆向可变车道交叉口通行效率,提出一种基于逆向可变车道交叉口信号配时优化方法.假设车辆到达服从泊松分布,基于逆向可变车道交叉口车流运行特征,构建了逆向可变车道交叉口通行能力和延误计算模型;以周期时长、主预信号控制、逆向可变车道长度及饱和度等为约束,交叉口通行能力最大和平均延误最小为目标,建立了交叉口信号配时双目标优化模型,采用模拟退火算法求解.选取南昌市某交叉口分析了其设置逆向可变车道后,在高、中、低流量及不同左转比例下的运行效果.结果表明,本文所提方法在不同流量下均能提高交叉口的通行能力并减少延误,且更适合高流量交叉口;当高流量交叉口左转比例大于 20%时,交叉口通行效率改善更加显著.     

无信号T型交叉口左转车辆转向灯对交通流影响研究

为研究无信号T型交叉口左转车辆转向灯对道路交通流的影响,建立无信号T型交叉口处路段元胞自动机模型,在开放边界条件下研究左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离对交叉口处交通流影响.研究表明:左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离与交叉口处路段平均行驶速度、车流密度关系密切.左转车辆在通过无信号T型交叉口之前,提前开启转向灯为后方车辆提供变道信息,有利于提高交叉口处的车流通行效率,但过早开启转向灯会造成道路资源浪费,同时降低相邻车道的车流通行效率,会对相邻车道车辆的正常行驶产生较大影响.     

车辆长度和速度对双车道交通流的影响

为研究大型车辆转道及敏感驾驶行为对公路交通的影响,在SDNS(Sensitive Driving Nash)交通流模型基础上,引入长短车辆转道规则,假定双车道上同时存在长度和最大速度均不同的车辆,建立混合交通流模型.在周期性边界条件下,模拟得到当转道概率、混合比例、减速概率、车辆长度、速度等参数改变时,混合交通流的速度、流量与密度的基本图.仿真结果表明,系统临界密度、最大平均速度、流量随减速概率增加而减小;当慢速长车占总车辆比例大于50%时,更容易产生阻塞,此时车辆转道成功率小于5%;当系统中长车比例为50%时,流量峰值仅为0.42,比全小车的情况减少了20%;长车是造成转道困难的主要因素,当转道概率均为50%时,系统长车比例从25%增加至75%,转道成功率最大值由6.32%减少至2.78%.      

城市主干路电动自行车对机动车的干扰影响分析

为减少电动自行车对机动车的交通干扰,提高未设置非机动车道城市主干路的交通安全和通行效率,针对未设置非机动车道城市主干路电动自行车对机动车的干扰影响进行了分析。首先,采用无人机高空俯拍5条未设置非机动车道城市主干路的交通流视频,运用DataFromSky视频分析平台自动提取电动自行车和机动车的速度、轨迹、流量等数据;然后,根据交通干扰发生位置与影响后果,将电动自行车对机动车的干扰划分为无干扰、间接干扰及直接干扰,采用机动车最大横向偏移距离均值■和地点车速均值变化率ΔV两个指标来研究不同干扰下机动车横向轨迹偏移距离和速度变化的规律;最后,引入交通安全干扰系数和通行效率干扰系数量化电动自行车对机动车的干扰影响程度。结果表明：间接干扰对所有车道机动车横向轨迹变化影响均较小,■最大变化范围为-0.56～0.16 m,直接干扰对所有车道机动车横向轨迹变化影响均较大,■最大变化范围为0.23～1.61 m;交通流运行稳定时,间接干扰、直接干扰对机动车速度影响分别为较小、较大,交通流处于加速阶段时,间接干扰、直接干扰对机动车速度影响分别为很小、较小;右侧路缘带宽度从小到大的试验路段A,C,D交通安全干...     

临近交叉口的车辆跟驰换道行为研究

临近交叉口的车辆往往呈现出复杂多样的跟驰换道行为.基于二维最优速度(OV)交通流模型,本文构建了一个改进的双车道车辆跟驰换道模型,以刻画交叉口前路段上的车辆跟驰换道机制及车流宏观特征.借助模型分析了换道车辆比例、换道期望参数和跟驰安全距离等对交通流宏观特征的影响.结果表明:换道车辆比例对通过停车线的进口道流量有负面影响,换道行为越多,进口道流量越小.换道期望参数越大,换道成功率越大;当道路拥堵时,增大换道期望会减少进口道流量.增大安全距离,容易提升换道成功率但会减小进口道流量,同时促使拥堵发生.     

绿灯倒计时信号对驾驶员行为决策的影响

为探讨绿灯倒计时信号设置的必要性及其对交叉口通行效率和安全的影响,基于行为决策理论,构建绿灯倒计时信号对驾驶员驾驶决策的Logistics模型.分析绿灯倒计时信号对车辆通过停止线时的速度(地点车速)和平均车头时距等车流特性指标的影响,研究车队连续性、地点车速、倒计时显示时间和是否营运车辆4个因素与加速行驶、减速行驶、匀...     

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为了研究驾驶疲劳对道路交通流运行状态的影响,提出了一种改进的一维元胞自动机交通流模型.在周期性边界条件下,通过分析驾驶员的疲劳特性,考虑驾驶疲劳对驾驶员驾驶行为的影响,分别对疲劳车辆与正常车辆制定各自的演化规则,并以此对车辆进行状态更新,以建立改进的交通流模型.通过计算机仿真实验,得出不同疲劳车辆比例下车流密度、速度与流量的关系数据,并分析了疲劳车辆对交通流安全性的影响.仿真结果表明,对于本文改进的模型,随着道路上疲劳车辆比例的增加,交通流的拥堵呈分散趋势,车辆的拥堵频率显著提高,整体车流的安全性有所下降.同传统的SDNaSch模型相比,能够更好地描述道路交通流的实际运行状态.     

设置非机动车等候区的信号交叉口交通流模型

城市机非混行交叉口的管理与控制是交通管理的重要内容.针对信号交叉口设置非机动车等候区的交通组织方式,建立了交叉口元胞自动机模型.对机动车流采用基于经典 NaSch(NS)的改进多车道元胞自动机模型,建立了交叉口换道规则,增加主动减速规则;对非机动车流采用具有侧向运动的扩展多值 CA模型.研究了设置等候区的车流状态特性,以及非机动车密度和等候区纵向长度对信号交叉口的影响.研究结果表明：设置等候区能在一定程度上提高交叉口的通行能力,但长度并非越长越好,当长度过长时在一定条件下会增大对机动车流的阻滞,总体上等候区是一种值得借鉴的方式;非机动车密度对机动车流的基本图具有显著影响.     

考虑排队阻滞和换道的改进宏观交通流模型

考虑路段上车辆换道及交叉口处排队阻滞作用,对交通流宏观演化模型进行改进.首先在排队中考虑不同车道的速度、密度差异,建立了换道模型;然后在交叉口内部划分各流向排队车辆的累积路径,分析不同的排队溢出位置对其他车流的阻滞影响;综合考虑车辆换道及交叉口处阻滞影响,建立了改进的车道组宏观交通流模型;最后设计仿真实验对模型进行验证.结果表明,在高流量需求下,本文模型能够模拟出下游的排队溢出对其他车流的阻滞影响;且在低中高3种不同的流量需求下,改进模型计算结果与仿真输出的驶离流量基本相符,与原有模型相比精度更高;由此证实了改进模型的准确性.     

基于元胞自动机的城市施工路段车辆变道行为研究

为了研究城市施工路段的车辆逐日变道行为,考虑施工路段车辆行驶特性,建立了微观元胞自动机模型;为了描述车辆逐日出行的变道位置改变,建立了宏观变道位置日变模型;结合微观模型与宏观模型进行数值模拟,分析了演化天数、每日仿真时间、车辆密度和可接受度等对两车道平均车速大小及波动、各位置变道概率、车辆时空演变及交通流相变等交通特征的影响。结果表明:随着车辆密度的增加,两车道的平均车速均降低,通行车道车速振荡幅度增加,车速变化频率加快;车辆变道位置随着演化天数而向前转移且趋于稳定;车辆密度提高时,通行车道交通流由自由相转化为堵塞相的现象增加;各位置变道概率对可接受度在(1,2)间变化时不敏感。     

高速公路混合收费站通行能力的仿真

为了合理地分析到达流大小、流量组成及通道配置情况等因素对高速公路混合收费站实际通行能力的影响,得到某一到达流量特性下混合收费站MTC和ETC通道的最佳配置组合,借助VISSIM仿真系统,对不同到达流量、不同ETC交通流比率条件下高速公路混合收费站通行能力随通道总数和ETC通道所占比例的变化进行了仿真研究。仿真结果表明:饱和流状态下,混合收费站的通行能力随收费通道总数的增大而增大,随ETC通道比例的增大而增大;到达流量一定时,ETC通道的设置比例应与到达流中ETC交通流比率相协调,才能使得混合收费站满足通行需求。得到了不同到达流量时能满足通行需求的ETC交通流的最低比率和混合收费站通道的最佳配置组合,为混合收费站的车道设置提供了参考。     

双向两车道路内停车影响下的阻滞延误模型

为定量研究设置路内停车引起的路段机动车交通流延误,将延误的产生阶段划分为减速驶入和加速驶离路内停车路段以及低速行驶在路内停车路段3个阶段。根据车辆到达路内停车路段是否相互影响,以一幅路双向两车道道路为研究对象,分别应用排队理论和交通波理论,构建以速度、密度为主要参数的阻滞延误模型,且将机动车驶经路内停车路段时是否有车辆进出路内停车位这两种情况分开考虑。分别计算机动车仅与非机动车发生冲突时导致的延误,机动车与非机动车和停放车辆同时发生冲突时由车辆进出停车位诱增的延误。在此基础上,通过实测数据先后建立相应的速度—流量模型和速度—密度模型对阻滞延误模型的参数进行标定。最后通过应用算例验证模型的可行性。     

混合车流三大参数关系的计算机仿真

以我国混合车流作为高等级公路交通流的基本构成，分析混合车流的交通特性，采用实地采集数据和计算机模拟仿真相结合的手段，得到了不经换算的混合车流条件下不同交通总量和不同车型比例速度，密度和流量三大参数的偌模图。     

公交专用进口道对信号控制交叉口通行能力的影响

为了对公交专用进口道设置前后交叉口运行效率做出评价,定量分析其对公交车辆运行的改善效果及对社会车辆的影响,通过分析各种实测饱和车头时距,提出考虑公共汽车形成车队行驶影响的交叉口进口道通行能力大车修正。进一步提出有、无公交专用进口道情况下的社会车辆、公交车辆和车道组的通行能力计算模型,并通过了仿真验证。模型分析表明,公共汽车形成车队行驶会对通行能力产生正面影响,设置公交专用进口道对社会车辆的影响没有预期的严重,当公共汽车在一定比例的情况下可能同时提高公共汽车和社会车辆的通行能力。最后通过实际交叉口案例分析,对结果进行了验证。     

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针对城市道路路段上车流的流量和密度之间的特性，对道路元胞自动机交通流模型进行了改进，使CA模型能够较好模拟城市道路交通流。提出了网格动态调整算法，该算法根据模型模拟的路段流量和密度计算车辆平均通行距离，并以此距离动态调整CA模型的格子长度，按照城市道路路段上车辆速度的统计分布规律，以路段的车流速度密度模型输出作为下步模拟的平均车速，通过车辆速度的分布范围确定车辆加速减速的概率，对模型车速进行更新。选择500米长的城市主干道上的一条车道，利用本文改进的CA模型进行模拟，模拟结果表明:该模型在车速为30-65公里/小时范围内，能较好模拟城市道路上车流的运行特性。改进后的CA模型，适用于对城市道路上中速车流运行状况的模拟。