Optimal operation of displaced left-turn intersections: A lane-based approach

Displaced left-turn (DLT) intersections that resolve the conflict between left-turn and opposing-through movements at the pre-signal are probably the most extensively used innovative intersection designs. The DLT intersection concept can be extended to ten different types according to the location of the left-turn transition area, the number of DLT approaches, and the possible setting of the bypass right-turn lane. This paper presents a generalized lane-based optimization model for the integrated design of DLT intersection types, lane markings, the length of the displaced left-turn lane, and the signal timings. The optimization is formulated as a mixed-integer non-linear program. This program is further transformed to a series of mixed-integer linear programming problems that can be solved by the standard branch-and-bound technique. Results from extensive numerical analyses reveal the effectiveness of the proposed method, as well as the promising property of assisting transportation professionals in the proper selection of DLT intersection types, and the design of geometric layout and signal timings.     

基于混行跟驰仿真的CAV专用进口道动态设置方法

信号交叉口是影响交通系统运行安全和效率的关键。在国家新基建战略的提出以及车路协同技术不断发展的环境下,合理设置网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)专用进口道,对信号交叉口进口道处不同网联类型的车辆进行科学的交通组织,能够提高交叉口的通行能力,降低行车延误,促进城市交通系统效率与安全的双提升。建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型和GM (General Motor)模型分别描述混行环境下网联车辆与非网联车的跟驰行为,以提高进口道通行能力、降低延误和油耗为优化目标,采取敏感度分析方法,提出不同CAV比例、进口道车道数、交通量和信号配时方案组合情况下CAV专用进口道的动态设置条件,适用于不同交通状况的信号交叉口,具有较强的普适性。数值仿真结果表明：采用该方法设置CAV专用进口道能够提高混行信号交叉口的通行能力、降低延误和车均油耗;在实际应用时,可视交叉口类型和交通智能化程度灵活选取CAV专用进口道设置方式,为混行交通流环境下交叉口进口道的交通组织优化提供理论依据和模型支持,对车路协同系统的相关研究具有参考意义。     

短连线交叉口群通行能力计算方法研究

针对短连线交叉口群的通行能力计算提出了相应的理论和方法。文章首先从不同角度对短连线交叉口群进行了界定，然后利用波动理论和车流运行的时空图，建立了短连线通行能力和损失的通行能力计算模型，并采用数学方法建立了通行能力及其损失量随着各个影响因素变化的图表。从中得出了一些重要的结论，且在信号协调控制方面提出了一些建议。     

信号交叉口行人群集分类方法研究

以信号交叉口行人群体为研究对象,借鉴生物界群集研究的成果,给出了行人群集的定义,同时提出群集半径的概念和基于搜索的群集半径计算方法。通过对北京市信号交叉口60个小时视频资料的737个行人群集样本的分析,得到不同行人群集的特征参数值。研究结果表明,行人群集半径能够较好地评价我国城市信号交叉口人行横道的服务水平,可以为信号交叉口大量行人过街的控制算法和模型的研究奠定基础。     

城市道路交叉口精细化规划设计与控制管理

中国城市道路交叉口规划设计、控制管理普遍采用简单化处理方法,导致交通运行中的诸多问题。面向中国城市交叉口交通组成复杂、交通行为随意性和不确定性高的特点,指出有必要突破传统观念,区别化、具体化、人性化地处理交叉口各向、各类交通流,从而提高交通安全和运行效率。以交通岛以及导行线的设计为例,探讨交叉口规划设计的精细化。围绕通行能力校验和信号控制分析,阐述交叉口精细化控制管理的基本内容。最后,以四川省眉山市某交叉口为例,阐述复杂交叉口精细化处理的基本思路和设计要点。     

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为了量化道路交叉口机动车与行人的交通冲突,阐述了机动车与行人发生交通冲突的条件,选取机动车车头时距分布函数、行人穿越机动车临界间隙及行人占用冲突区域时长作为影响冲突概率的3个关键参数;应用摄影测量原理建立了行人数量与行人占用冲突区域时长的函数关系;比较了一定数量行人条件下,行人穿越机动车临界间隙与行人占用冲突区域时长的大小;分析了多排行人同时占用冲突区域的情形;建立了不同构型分布的行人与机动车交通冲突概率模型. 通过具体实例求得了二者冲突概率的具体数值. 结果表明,随着行人流量的增加,冲突概率呈上升的趋势,符合交通流运行的实际状态.     

混合交通交叉口混行程度分析与分类方法

大多数发展中城市的道路交通都具有机非混合交通特点,但不同城市或同一城市不同区域的机非混行程度不尽相同,不同的混行程度对交通组织方法与管控方案的要求也不尽一致.本文主要研究城市道路平面交叉口混合交通环境的识别以及基于这种识别的混合交通交叉口分类方法.首先根据混合交通环境下与纯机动交通环境下车辆通过交叉口所用时间的差异,确定交叉口范围内非机动车与行人对机动车干扰的差异,然后在此基础上实现对不同混行程度的定量描述.研究表明,机动车所受到的干扰总体上随行人与非机动车流量的增长而增强,但当行人与非机动车流量达到一定水平后,机动车所受干扰将趋于稳定;对于不同交叉口来说,车辆所受干扰的差异比较明显.最后,介绍了依据混行程度(干扰差异)对混合交通交叉口进行分类的方法.以北京市道路交叉口实际运行数据为基础,利用该方法得出北京市道路交叉口一种新的分类方案建议.     

公路平面交叉口驾驶行为研究

面对目前公路平面交叉口交通事故严重的现状,为了公路平面交叉口交通事故致因分析和加深对交叉口驾驶行为的了解程度,探讨了公路平面交叉口驾驶行为理论,总结了目前道路交通系统交通事故原因及其导致事故所占比例,分析了交叉口交通系统,给出了影响交叉口驾驶行为的具体因素。在驾驶行为三阶段基础上,研究了交叉口驾驶行为模型,分析了交叉口驾驶行为特征和交叉口驾驶行为与交通事故发生的一般关系。并针对驾驶失误和不安全驾驶行为给出了防止措施,以减少交叉口交通事故。     

Hierarchical distributed coordination strategy of connected and automated vehicles at multiple intersections

In this paper, we present a hierarchical distributed coordination strategy for connected and automated vehicles (CAVs) that are travelling through multiple unsignalized intersections. The control strategy focuses on the improvement of vehicle fuel efficiency and system mobility. In presence of wireless communication among the involved CAVs and the intersection controllers, our coordination strategy focuses on leading the CAVs travel through a road network without conventional traffic light control and ensuring collision avoidance at the intersection areas. We propose a three-layered coordination strategy in this paper. First, we evaluate the road desired average velocity considering both upstream and downstream traffic to speed up the traffic density balance. Second, the intersection controllers optimally assign reference velocity to each vehicle based on the minimization of velocity deviation from its current velocity and collision avoidance at the intersections. Finally, fast model predictive control (F-MPC) is applied for each vehicle to track their reference velocity in a computationally efficient manner. Two simulation scenarios with different difficulty levels have been implemented on a two-interconnected intersection network. Simulation results indicate the feasibility and scalability of the proposed method, as well as vehicle fuel efficiency and system mobility improvement.