智能网联车辆交通流优化对交通安全的改善

为改善常规驾驶车辆交通流追尾碰撞交通安全状况,提出智能网联车辆（Connected and Automated Vehicles,CAV）与常规车辆构成的混合交通流车队稳定性优化控制方法。基于全速度差模型,应用集成速度与加速度的多前车反馈构建CAV跟驰模型,考虑CAV混合交通流车辆空间分布的随机性,将各类型局部车队稳定性作为优化目标,以局部车队头车速度扰动为系统输入,以尾车速度扰动为系统输出,应用经典控制理论领域的传递函数法推导局部车队稳定性约束条件;分析关于平衡态速度与CAV反馈系数的车队稳定域,以各类型局部车队能够在任意平衡态速度下均稳定为控制目标,对CAV反馈系数输出进行优化控制;设计高速公路上匝道交通瓶颈数值仿真试验,在不同CAV比例等多种条件下,分析CAV混合交通流优化控制对交通流车辆追尾碰撞风险的影响。研究结果表明：CAV混合交通流优化控制可降低车辆追尾碰撞风险,在碰撞时间阈值小于2 s时,100%比例的CAV交通流可将交通流的车辆追尾碰撞风险降低85.81%以上;在碰撞时间阈值大于2 s时,追尾碰撞风险可降低48.22%～78.80%。所提优化控制方法可有效降低CAV车队优化控制的复杂性,为大规模CAV背景下的混合交通流优化控制以及车辆追尾碰撞交通安全提升策略提供直接理论参考。     

基于车辆队列的饱和状态下城市主干道旅行时间估算方法

当前城市主干道过饱和交通流交通状况恶劣,交通拥堵时常发生,由于受信号灯的周期性阻滞作用,交叉口上游车辆淤积现象严重,传统的连续交通流模型无法用于估算城市主干道旅行时间.有鉴于此,提出了一种适用于中断交通流的基于车辆队列的旅行时间估算方法.基于道路上已有的存在型检测器,运用检测器采集的高精度实时数据,研究了车队识别和匹配方法,通过匹配车队信息,对通过饱和状态下城市主干道的车辆进行了实时旅行时间估算.在此基础上,利用Q-Paramics软件进行了实例模型仿真验证.通过对比算法估算值和仿真模型观测值,验证了算法的合理性和有效性,为评估饱和状态下的城市主干道交通状态奠定了基础.     

智能网联环境下的混合交通流LWR模型

LWR（Lighthill,Whitham and Richards,LWR）模型可推演交通流宏观状态演化过程,在智能网联环境下混有协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC）车辆混合交通流LWR模型的研究,可为该混合交通流的宏观动力学特性分析提供理论工具。应用加州伯克利PATH真车试验验证的CACC模型作为CACC车辆跟驰模型,采用智能驾驶人模型（Intelligent Driver Model,IDM）模拟驾驶人在智能网联环境中的"智能"驾驶特性。基于不同CACC车辆比例下的混合交通流基本图,证明混合交通流基本图的切线斜率为交通波在混合车队中传播的波速,建立混合交通流LWR模型的一般性解析框架,得到混有CACC车辆的混合交通流LWR模型。最后,针对LWR模型冲击波特性,在6组平衡态条件下进行数值仿真试验。研究结果表明：所建立的混合交通流LWR模型可较好地描述不同CACC车辆比例时冲击波在混合车队中的传播波速;冲击波波速理论值与仿真均值的相对误差基本控制在10%以内,当冲击波处于由正向波转变为反向波的过渡阶段时,相对误差较大,为19%~26%,但绝对误差仍然较小。研究结果一方面可为混有CACC车辆的交通流宏观状态演化提供理论参考,具有推动该混合交通流其他宏观模型研究进展的积极作用;另一方面,建立的混合交通流LWR模型解析框架能够适应CACC车辆与人工-网联车辆跟驰模型选取的多样性,同时可为其他类型混合交通流LWR模型的建立提供理论支撑。     

基于跟驰模型的交通流混沌转化影响因素的仿真研究

为分析交通流混沌转化机理，利用Matlab软件编制皮埃莱（Bierley）模型来产生仿真交通流时间序列。在一定参数组合情况下，仿真研究了交通流车队中前后车辆的车头间距变化过程。通过分析这种车头间距的变化曲线，可以明显地观察到交通流混沌运动和有序运动之间的转化过程；在此基础上，通过考虑模型参数和仿真参数变化的大量仿真试验，应用最大Lyapunov指数改进算法对仿真交通流混沌转化的影响因素进行了理论分析。该研究结果有助于进一步理解、解释诸多交通流混沌转化现象，并为短时交通流预测和智能交通控制提供理论依据。     

自适应巡航及协同式巡航对交通流的影响分析

自适应巡航（ACC）和协同式自适应巡航（CACC）等自动驾驶技术正逐渐进入市场,未来一段时间内道路交通流将由人工驾驶车辆与不同等级、不同形式的自动驾驶车辆混合构成。为分析ACC和CACC对交通流的影响,利用实测交通数据NGSim建立人工驾驶车辆跟驰模型,并在综合已有ACC和CACC模型的基础上,提出基于安全间距的自动驾驶跟驰行为模型,进而得出不同ACC,CACC车辆渗透率下交通流的基本图模型。研究结果表明：自动驾驶可以提升交通容量;与ACC车辆比例r_a相比,CACC车辆比例r_c对交通容量的影响更为显著;当r_c>0.5时,饱和流量快速增加,当r_c=1时,饱和流量约为纯人工驾驶时的2倍。进一步,通过仿真考察车辆在车队中的跟驰响应和交通流在瓶颈处的运行情况。研究结果表明：自动驾驶改善了交通流的动态特性,对存在跟驰关系的连续车流来说,自动驾驶使得后车可以更加及时地响应前车的行为,车流会在更短的时间内进入稳态;在交通瓶颈处,自动驾驶降低了拥堵程度,提高了阻塞发生的临界流量。总体来看,自动驾驶对交通流静态和动态性能均有所提升,特别是在协同式自动驾驶场景下,车辆行为更加协调一致,交通流表现出良好的抗扰性,进一步验证了车路协同对自动驾驶的意义。     

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。     

短时交通流的非线性动力学特性

基于Bierley跟驰模型理论,建立了由5辆机动车组成的动态交通流仿真模型.利用Matlab软件产生了5辆机动车的交通流时间序列,分析了相邻前后车辆的车头间距、速度差等变化过程,对仿真结果与实际交通流特点做了理论分析.讨论了模型参数对交通流动力学特性的影响,并从理论上证明了短时交通流具有混沌特性.结果表明:后车驾驶员对前后车相对速度和前后车车头间距越敏感就越容易出现混沌现象.     

交通流特征深度认知的车队运行参数优化方法

为提升车队对周围交通流环境的认知能力，获取车队周围多车的运行模式，同时通过改变车队运行参数实现车队群体对周围多车群体运行模式的诱导变化，为提升车队及交通流整体运行效率提供优化策略，提出了基于狄利克雷混和高斯过程的车队周围多车运行模式获取算法，将车队周围多车车辆的复杂运行模式视为混和高斯过程，利用狄利克雷分布作为高斯混和权重的先验分布，建立车队周围多车运行模式速度场，从而获取车队周围多车运行模式并分类；通过比较不同多车运行模式下车队的运行效率，提升车队对所处运行环境的认知能力。研究结果表明：利用非参数贝叶斯算法将复杂的多车运行状态进行分类，获取的车队周围多车运行模式可表现为对车队运行效率产生不同影响的速度场；通过将车队周围的多车运行仿真数据分成多个运行模式，可获取不同多车运行模式下车队及交通流整体运行特性；通过更改车队运行参数，观察不同多车运行模式的占比变化，可获取车队运行参数对所处运行环境改变的影响趋势；车队周围多车运行模式的获取，不仅可以提升车队对周围运行环境的认知能力，使得车队能够选取有利路径行驶，同时能够为车队运行策略的优化提供有效的信息。     

基于势能理论的山区公路交通流随机干扰模型

在对山区公路交通流随机干扰特性进行分析的基础上,研究了随机干扰对交通流的影响,利用物理学中的势能理论原理,建立了适于山区公路交通流安全分析的车辆微观分析势能模型和交通流宏观分析势能模型,并建立了基于势能理论的山区公路交通流随机干扰模型.最后,通过VISSIM仿真软件模拟短时随机干扰交通流,对建立的模型进行验证.结果表明...     

既有桥梁车辆荷载模型的研究

基于车辆通过既有桥梁是在人员进行采集荷载信息很早之前就已经发生,认为用平衡更新随机过程可以更好地描述车辆通过既有桥梁的过程.以平衡更新随机过程为数学模型,建立了理想车队.根据理想车队推导出车队影响线面积最大值函数、特定车队单独通过影响线概率分布和特定车队总重分布的表达式,结合数值分析方法得出给定评估期车辆荷载的最大值概率分布.最后通过实例分析了该荷载模型,为既有桥梁车辆荷载模型的研究提供了参考.     

基于满意控制的动态交通分配模型研究

城市交通意外事件易诱发局部交通路网拥堵,为防止交通状况恶化,需采取相应的交通控制、诱导手段。针对交通意外事件造成城市交通路网运行状态突变的现象,从用户平衡原理出发,提出了基于满意控制理论的动态交通分配模型。该模型不仅考虑了动态交通分配过程中各种常规的要求(目标、约束),还考虑了动态交通分配的易操作性和交通流控制、疏导过程中的安全性。通过该模型可寻找易于求解及实现的满意解,快速、平稳地实现区域内交通流的正常运行。算例表明该模型及其算法能够快速获得满意解,有效地解决交通状况突变情况下的动态交通分配问题。     

基于均衡原理的单向交通瓶颈路段诊断法

以单向交通组织区域边界的道路节点为OD点,把交叉口转向流线虚拟成路段,转向车道的通行能力作为虚拟路段的容量,转向车道的行程延误作为虚拟路段的交通阻抗,与实际的路段一起组成单向交通组织区域节点OD之间的路径,采用集合运算合成节点OD之间的通道容量。利用交通均衡方法,经交通分配得到单向交通组织区域的路段和虚拟路段的交通量。通过计算饱和度判断路段和交叉口的拥挤程度,诊断出交通瓶颈,为单向交通组织方案的完善提供可靠的支持。     

关于“黄灯禁止通行”的思考

从交通工程常识和交通法规法理的角度,对＂黄灯禁止通行＂存在的缺陷进行了剖析,澄清了黄灯信号所应表达的通行规定,并对黄灯信号的管理手段及交通法规的完善提出了建议。     

城市道路交通安全管理规划思路探讨

为了让城市道路交通安全管理规划能更有效地服务于城市交通,分析了目前城市道路交通安全规划存在的不足,并对此提出了详细的解决方案,完善了规划内容。通过进一步对交通安全潜在影响因素的分析,提出全面系统的交通安全评价体系、合理制定交通安全管理的规划方案、完善规划方案的效益评价,对现有的道路交通安全管理规划进行了补充、深化,使其能更好地反映影响交通安全的众多因素以及各因素对交通安全影响程度的大小,从而有效地指导城市交通安全管理。     

北京建国门立交交通分析及改造评价研究

提以建国门立交改造为例,从系统角度对建国门立交及周边交通运行状态、交通拥堵分布及成因进行详细分析,分析结论为建国门立交改造方案的提出提供技术支持,并采用宏观模型和微观仿真两种方法对立交改造方案进行评价,确保在综合考虑周边现有交通设施与各类限制条件下,改造后的建国门立交具有安全、有序、畅达和舒适的交通环境。     

机动车交通冲突技术研究综述

对机动车-机动车交通冲突定义、交通冲突度量指标、冲突严重性判定以及交通冲突评价与预测等的国内外研究进展做了归纳和综述。分析表明,目前交通冲突研究存在以下主要问题:传统的冲突度量指标存在各自的局限性和不一致性,冲突潜在碰撞的后果严重性研究处于初始阶段,交通事件分级模型和相关性需要进一步研究和确认,冲突严重性判定存在一致性问题,交通冲突产生和发展的微观机理研究不足,缺乏真实环境下整个区域相互作用车辆精确连续轨迹追踪的数据获取手段。建议未来从以下方向进行优化:复合的改进度量指标比单一指标更为科学合理,并要考虑冲突潜在碰撞的后果严重性;统一和规范交通冲突度量指标的使用也有一定意义;需要针对多个参与者的"区域连锁冲突"进行更深入的研究;可通过采集区域多车辆连续时空轨迹大数据,得到区域多车辆冲突时空演变模型,并进行交通冲突实时预警和干预研究;另外可通过大量精确数据量化和统一区分各级交通冲突的阈值,并验证交通冲突技术的有效性;在不同设施对象及冲突的空间特征等方面的探索等也会丰富交通冲突研究体系;最后,以上所有的改进方向离不开高精度大范围的采集方法和高效精确的处理手段,故急需真实环境下、长时间的整个区域相互作用车辆精确连续轨迹追踪的大数据获取手段。     

高速公路交通流信息时序分析

在高速公路的营运过程中，新技术的不断推广与应用，特别是智能交通系统（ITS）的普遍应用与系统结合，使得交通信息系统越来越庞杂，交通状态更加难以把握，信息处理面临新的挑战。就高速公路的营运过程中如何判别交通状态，何时出现拥堵问题，运用时序分析法从理论上给予分析研究，给出高速公路交通流信息系统处理的理论研究应用方向。     

综合交通枢纽道路交通设计关键技术问题的探讨

大型综合交通枢纽具有建设规模大、换乘交通方式多、交通组织复杂、分期实施建设预留等特点,如何合理地进行道路交通组织设计、方便快捷的实现各种交通方式的换乘,是枢纽道路交通设计的关键技术问题。该文以北京南站的道路交通设计为例,在交通枢纽的规划设计建设过程中,本着"因地制宜、以人为本、倡导公共交通、可持续发展"的设计理念,重点是在局促的用地条件下解决各种交通衔接,建设多交通方式人性化的换乘设施、缩短换乘距离、改善换乘环境,方便公共交通,同时做好配套外部交通基础设施建设及分期预留。     

大规模施工对城市路网交通影响评估技术研究

传统的施工期交通组织研究一般只针对单个建设项目，而城市在举办特别重大活动之前往往有一轮建设高潮，形成大范围集中性施工，对城市路网运行的影响很大，需从全局角度系统性评估其交通影响。针对大批量建设项目同时施工对路网整体的交通影响，提出了路网敏感路段划分、路网通行能力损失测算、基于交通模型推演的交通拥堵指数预测等评估技术，并在杭州“迎亚运”重大基础设施建设中予以运用，应用效果较好。     

行人交通违规行为的心理学研究

基于计划行为理论,从社会心理学的视角研究了行人违规交通行为的动因。通过调查问卷,探讨了态度、主观规范、认知行为控制对行人违规交通行为的影响,构建了最佳行人违规行为模式。研究表明,受访者认为违规行为是方便的、低危险的,40.2%的人有从事违规行为的意愿,说明我国目前民众对违规行为存在侥幸心理;在主观规范上,大部分的受访者认识到违规行为是不应该的,但同时有5成的受访者表示实际有需要行使违规交通行为,说明我国目前的行人交通设施存在着不完善与不合理的地方;在认知行为控制上,调查表明,虽然外界促使行人违规的诱惑较多,加强管理还是可以避免违规行为的。最后,提出了行人交通安全的改善措施,即提高行人的交通法制观念和交通安全常识,加强对行人交通安全的管理,以及从系统和网络的角度完善行人安全设施的设置和管理等。