车流波理论分析车道数减少造成行车延误的探讨

高速公路和城市道路常由于交通事故或养护施工封闭车道,当车流量较大时,在沿车流方向车道数减少的道路横断面处,形成车辆排队现象,造成行车延误。结合车道减少区的车辆运行特性,运用车流波理论和交通流参数间的关系构建模型,深入分析因车道数减少造成的行车延误,实现道路瓶颈路段行车延误的计算。     

苜蓿叶立交集散车道内车辆运行速度特征分析

为了确定高速公路苜蓿叶立交集散车道车辆运行速度特征和速度值,确保车辆在集散车道上运行协调可控,使车辆在行驶时能够安全运行。采用雷达测速仪对集散车道各出入车辆运行速度进行实地采集,选取互通立交集散车道特征点处自由流状态下车辆速度作为分析样本,建立主线车辆通过集散车道驶出高速和相交高速车辆通过集散车道驶入主线的速度运行曲线。结果表明:车辆通过集散车道进入出口匝道1,整个车辆运行过程中处于减速状态,从分流点到鼻端减速较慢;而从鼻端到第一个出口车辆减速较快。车辆通过集散车道进入出口匝道2,车辆先减速后匀速,到达交织区时再次减速,最后驶入匝道。车辆从入口匝道1进入集散车道,车辆以较为稳定的加速驶入主线。车辆从入口匝道2进入集散车道,先以较大的加速行驶,后缓慢加速驶入主线。可见,车辆通过集散车道出入高速公路运行速度呈现出规律性。通过对车辆运行速度分析,对集散车道车辆的交通安全防控和规范的完善有着重要价值。     

考虑车辆运行特性的双车道超车模型

鉴于现有的超车模型往往会忽视超车过程中车辆运行特性对超车行为的影响,文中在现有超车模型的基础上,对超车车辆依据车辆运行特性进行分类,设计了双车道车辆超车场景,并考虑不同道路等级的设计时速,建立了计算超车车辆从超车行为产生到超车过程结束所需的超车时间和距离的数学模型.最后,选择不同类型车辆、超车速度及行车速度,分别计算了微型车、小客车和中大型车在双车道公路超车的时间和距离,并与现有的超车模型计算结果进行对比分析.结果表明:双车道公路超车时间和距离与车辆类型、超车速度、超车车辆与被超车辆的行车速度和对向车辆速度密切相关;文中模型由于考虑车辆的运行特性,不同车辆超车所需的超车时间和距离是不相同的,计算结果更符合实际超车现象.     

基于元胞自动机的事故交通流模型仿真

针对发生事故的双车道模型,考虑行驶车辆是否在事故车道以及距离事故的远近,分析不同区域的换道特点,建立双车道元胞自动机模型。在开放边界条件下,改变进口车辆的驶入率和事故的持续时间,得到了车流量和平均车速的变化曲线,结果表明,在发生交通事故时应缩短事故处理时间,并将入口车辆进入率降至一定值。     

具有中央分隔带公路弯道外侧超车车道的视距

为了满足具有中央分隔带公路弯道外侧超车车道停车视距的需要,保障行车安全,根据汽车在超车车道上的行驶特性,分析了具有中央分隔带公路弯道外侧超车车道上司机视点的位置和横净距。计算结果表明在极限最小半径和一般最小半径下,中央分隔带外侧超车车道的停车视距小于规范规定值,并提出了解决方案和措施,供公路设计时参考。     

一种高速公路隧道交通流元胞自动机模型

针对高速公路隧道交通瓶颈,通过分析高速公路隧道区域通行环境特性,研究车辆行驶在高速公路隧道路段时的换车道、加速、减速等微观交通现象,在双车道元胞自动机模型STCA模型基础上,引入车辆速度控制条件和车道控制条件,提出了一种高速公路隧道交通瓶颈元胞自动机模型,分析了不同长度高速公路隧道对区域路段交通流的影响。研究结果表明：建立的模型能够模拟车辆在高速公路隧道区域的时空变化特征;高速公路隧道瓶颈会对紧邻瓶颈下游的特定长度路段的交通流产生缓冲作用;隧道路段区域的最大流量以及平均车速与无隧道路段区域相比,将会随着隧道长度的增加而逐渐降低。     

某八车道高速公路车流特性及荷载效应

以某高速公路扩建前后的实测车辆荷载数据为基础,对不同车道车流的分布及荷载组成进行了统计,归纳车流及荷载的空间分布规律,并据此探讨沥青路面及桥梁结构对车流横向差异的敏感性.结果表明,车辆的车道选择差异显著,70%以上的二轴车倾向于在内侧两个车道行驶,90%以上的多轴车选择在外侧两个车道行驶;内侧车道交通分布密集,但是车辆荷载水平较低,外侧车道车辆荷载水平远在内侧车道之上;车辆荷载下十年内超车道路面仍然满足使用性能要求,而其余各车道路面损坏程度很大,必须进行维护;单向四车道桥梁行车道2上车辆荷载弯矩效应极值远大于其他车道,在不同加载长度下,各车道实测效应极值基本大于规范值,说明目前规范车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正.     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

十字交叉路口交通流的控制和管理研究

采用开放边界条件,利用改进的N agel-Schreckenberg模型,引入转向概率,通过数值模拟,研究车辆通过十字交叉路口的交通流特性。结果得到,在开放边界条件下,当车道的产生概率大于消失概率的情况下,具有十字交叉路口的车道车辆密度在红绿灯信号周期较短时,车道车辆密度较高,此时车辆拥堵严重,如果延长红绿灯信号周期或允许车辆在交叉路口转向行驶,可降低车辆密度,改善交通状况,达到科学管理和有效控制车流的高效运行。     

高速公路加速车道上车辆的汇入特征分析

为了研究高速公路入口匝道上车辆的汇入规律，利用摄像和Autoscope-2004图像处理系统在江苏、山西、河北、北京、天津、广东等地对高速公路合流区加速车道上车辆的汇入特征数据进行了大量调查，在对调查数据进行处理分析的基础上，运用概率分析和微分法建立了匝道车辆的汇入概率模型和行驶距离分布概率模型，利用实际数据对模型进行检验，并举例说明模型在高速公路加速车道长度的设计、评价和分析方面的应用，该模型揭示了匝道车辆汇入概率与合流区几何特征、交通特征的数学关系，不但解释了调查结果，而且对高速公路规划设计、控制管理等工程实践有重要的指导意义。     

考虑超车换道影响的流体动力学车流模型研究

利用交通流三要素——速度、密度、流量之间的关系,考虑混合车流及超车换道对车流造成的影响,将其比拟为粘性阻力,基于流体动力学车流模型以及跟驰模型,提出了一种新的动力学模型.通过对某高速路段的车流进行仿真分析,与传统模型相比,研究模型由于考虑了超车换道对车流的阻碍影响,密度、速度的变化幅度增大,而流量有所减小,更加符合实际交通流情况.     

基于视频交通图像的潮汐车道自适应控制系统设计

针对城市道路双向交通需求不均衡的潮汐交通问题,设计了一种新的基于视频交通图像的潮汐车道自适应控制系统。通过局域网实现两台工控机间的独立运行,给出系统结构。介绍了控制逻辑,通过视频交通图像获取车辆平均速度、交通流量等数据。以计算交通饱和度,选择道路双向饱和度的加权切换动态控制方式对潮汐车道进行自适应控制。按照车道交通状态中两个方向的饱和度,把潮汐车道交通状态划分成五种情况,通过枚举法对模型进行求解。依据潮汐车道交通特征,把全部车道配置看作解空间,把双向车道交通饱和度与流率看作输入量,实现模型求解。实验结果表明,所设计系统综合延误低,车辆排队长度少,在中高密度交通流下也可有效实现控制。     

考虑交通障碍的双车道扩展交通流模型

借助智能交通系统（ITS）,本文把扩展的车辆跟驰模型应用于双车道,建立根据确定规则进行换道的扩展交通流跟驰模型。通过改变发车车头间距,在开放边界条件下左车道有交通事故发生的时,重现实际交通中的交通流现象。数值模拟发现：双车道交通流模型能够有效的抑制交通流阻塞,提高交通流量。     

重载公路信号交叉口车辆跟驰特性及折算系数

为研究重载公路信号交叉口处不同车型车辆跟驰行为的差异,调查获取自然驾驶条件下某重载公路信号交叉口通行车辆的跟驰数据,分析各车型车辆的跟驰特性。结果显示：绿灯启亮后,重载公路信号交叉口的车辆加速非常缓慢,车流长期处于加速阶段,几乎无法在绿灯期间达到稳定车速;此外,在跟驰过程中,车辆车间时距随车型变化差异显著,随车速变化差异不明显。基于以上发现,并考虑不同运行阶段车流运行特性的差异,分别对容量计算法和车头时距法进行改进,利用实测数据计算得出重载公路信号交叉口加速阶段和稳定阶段的车辆折算系数。     

计算机模拟在双车道道路通行能力研究中的应用

道路通行能力是道路设计、管理的最基本参数。文章介绍了利用计算机模拟来研究道路的通行能力 ,符合交通系统真实情况的模拟模型被建立 ,就可以利用计算机的特点对研究的路段进行模拟 ,分析交通流的特性 ,并根据需要对模型的参数进行修正 ,优化道路设施设置和公路线形的设计方案 ,提高公路通行能力 ,保证行车安全 ,有效地进行道路通行能力、交通规划、交通组织与管理等方面的研究。     

一种实用的混合交通流BPR模型

针对城市道路混合交通问题,分析了小、中、大3类车型的车道、区位、断面分布特征,依据各车型车辆的道路路段固有阻抗和车型比例仿真构建了三幅路、四幅路、三幅路单行且公交可逆行等典型道路路段机动车流的车速流量实用模型(BPR模型),并以小、大型车比例差为变量对模型进行了修正.预测结果表明,修正模型能够适应各种交通组成情况,且具有相当高的计算精度,可以较准确地预测缺乏实地调查资料的道路路段交通流参数.     

一种基于改进的弹性安全换道间距规则的元胞自动机模型

基于对STCA模型与F STCA模型的分析研究,结合车辆换道的实际状况,重新定义了换道风险度的概念,提出了一种更符合实际情况的改进的弹性安全换道间距规则,并进一步提出了基于该规则的双车道元胞自动机交通流模型.实验结果表明,该模型有益于提高道路资源利用率,同时在安全方面能够降低事故发生的可能性.     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流，利用裂隙介质中多相渗流力学理论，考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同，建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型，该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行，可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。