城市混合交通控制设计理念与方法

针对我国城市特有的混合交通特性,在分析城市路网特征和交通流运行特征的基础上,确立了混合交通控制系统设计的基本理念。基于混合交通流理论,建立了城市交通控制的方法体系,包括匝道控制、单点控制、干线协调控制、区域协调控制以及公交优先控制。运用此设计理念与方法开发出的混合交通控制系统（HiCON）,在北京、青岛、福州三地的应用表明：车辆平均延误减少10％～20％,平均行程时间降低5%-10％。     

基于合理路径的拥挤路网交通状态分析方法

为防止路网交通拥堵的扩散,考虑路段状态指标饱和度和行程时间的影响,建立了基于合理路径集的路网分析模型.将非拥挤区域从内到外分为控制层、诱导控制层、诱导层和无关层4个层次,反映了路网状态的空间分布和潜在演化趋势.基于交通分配得到的流量,对本文的状态分析模型进行了数值验证,仿真结果表明:各层次路段在路网中的比例随流量的增大而变化,且拥堵区域呈现扩张趋势;高峰时段各层次路段的比例为20%、5%、10%、10%和56%;同层次中饱和度越大的路段对拥堵区域的影响越大.     

车头时距混合分布模型

为描述车头时距分布特性,基于二分车头时距的基本思想,将行驶车辆状态分为跟驰状态和自由流状态,在分析其运行特征的基础上,建立了能同时描述这两类状态对应的车头时距分布特性的混合分布模型.应用实测数据,通过EM(expectation maximization)算法确定模型的相关参数,并结合参数取值分析了路段上、下游和不同车道内车辆行驶统计特征的差异性,最后,进行了实例验证.研究结果表明:混合分布模型在实验路段各处均可通过卡方检验;与负指数分布、爱尔朗分布和M3分布相比,混合分布模型对车头时距分布情况的拟合精度平均提高10%以上,且对快速路入口匝道通行能力的计算结果与实测值较为接近.     

可变车道诱导方法研究

为寻求可变车道的诱导方法,提出基于双停车线的主、预信号诱导方法,对双停车线的布局方法和预信号的配时方法进行了研究.确定了主、预信号之间的距离;对主、预信号之间的配时关系进行了分析,确定了主预信号周期之间的关系、车道属性过渡过程中预信号的配时方案以及双停车线之间的距离对信号配时的影响.     

基于视频的车辆特征表达与分类算法

为实现车辆类型的高精度检测,提出了基于偏心矩向量的特征表达方法,将运动车辆轮廓点与重心之间的距离定义为偏心矩,构造特征向量实现车辆的标识.该特征向量具备旋转、平移、伸缩的不变性,能够克服目标运动状态和环境变化的影响.采用支持向量机构建多类最优分类超平面,实现运动车辆的多类别快速分类.实验结果表明,不同类别车辆特征区分明显,识别准确率可达94%以上.     

驾驶中拨打手机对驾驶人脑力负荷及驾驶行为的影响分析

基于驾驶模拟实验平台,选择高速公路、城市道路2种交通环境,对3名低龄驾驶人正常驾驶与拨打手机驾驶情况下的脑力负荷及驾驶行为表征指标进行了全程监测。每组实验时间约为15min。其中,脑力负荷评估采用心率变异性相关指标,驾驶行为表征采用后视镜使用、转向灯使用、档位变换及速度变化等指标。实验结果表明,相比于正常状态驾驶中拨打手机时心率变异性指标,出现了驾驶人LFNU指标增大、HFNU指标减小、LF/HF比值明显增大、TP增大的现象,规律明显。在排除驾驶疲劳对心电指标产生影响的可能后,可初步判定出现以上现象的原因是拨打手机引起了驾驶人脑力负荷的大幅增加。在驾驶人认知资源有限的情况下,脑力负荷的增大造成了驾驶人在信息获取、转向灯使用、档位变换和车速保持等方面的能力有不同程度的下降。综上所述,驾驶中拨打手机使得驾驶人脑力负荷大幅增加,进而对驾驶行为产生了诸多负面影响,给交通安全带来了隐患。因此,建议相关部门在法律、法规中对驾驶中拨打手机的行为加以限制,以减少交通事故风险。     

直线型公交停靠站通行能力计算方法

为了提高公交停靠站通行能力计算方法的精确性,针对目前城市的公交运行现状,使用时空分布图分析了公交车在直线式停靠站的服务过程,在此基础上,综合考虑停靠站排队概率和停靠时间分布,推导了公交停靠站通行能力计算模型.对杭州市公交车停靠时间的分布函数进行了拟合,对数正态分布的拟合程度最优, 2个交通时段的K-S检验值分别为0.083 9和0.050 6.用MATLAB编程得到不同分布参数下的通行能力结果表明:随着停靠时间对数平均值μ的增加,不同泊位数停靠站的通行能力减少了44.4%~47.3%;通过VISSIM仿真得到了停靠站的通行能力,模型计算值与仿真结果的平均误差为6.5%.      

考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法

为建立交通信号协调控制算法并确定其适用条件,考虑车队离散、车辆转出、下游交叉口排队长度3个因素,在分析罗伯逊离散模型的基础上,提出了交叉口协调相位车流到达图式的预测方法,并根据车流到达时刻与协调相位绿灯启亮、结束时刻的关系,建立了协调相位车流延误的计算模型;以交通控制子区内各交叉口协调相位车流总延误最小为优化目标,以相位差为优化变量,设计了信号协调方案优化算法.仿真结果表明:与改进数解法相比,该算法降低了协调相位车流延误7.4%;随着交叉口间距、转出车辆数、下游排队长度的增加,信号协调控制效益逐渐下降.      

交叉口机动车运动轨迹特征提取与标定

为探讨机动车在交叉口的运行特性,采用复合特征提取算法获取图像上机动车运行的轨迹特征;在多边形线性扫描算法的基础上,考虑摄像机成像畸变的影响,引入中心偏移因子,提出了考虑中心偏移的多区域扫描标定算法,将运行轨迹图像特征转化为真实的运动特征;最后,与多边形线性扫描算法的计算结果及实测数据进行了对比,结果表明:该算法能够有效地提取交叉口机动车的运行轨迹,准确地表征机动车在交叉口的相关运行特性;与实测车速相比,计算得到的机动车速度误差小于4%.      

城市路网交通控制方案关联性分析

由于城市交通网络中交通流固有的时间和空间关联性,交叉口间的信号控制方案也具有一定的关联性。通过VISSIM仿真的方法,研究了周期、绿信比和饱和度对邻近交叉口控制方案的影响,这种影响可分为两个方面,对邻近交叉口控制效果的影响和邻近交叉口配时参数进行的调整。结果表明周期不会改变邻近交叉口的流量,但是绿信比和饱和度均会改变。3种因素都会显著地改变邻近交叉口的控制效果。而且流量的变化规律性较强,但控制效果的变化更复杂,难以事先预知。