交叉口动态车道功能与信号控制协同问题研究

基于信号控制交叉口时空关系分析,综合运用交通流理论和信号控制技术,建立了动态车道功能与信号相位组合模型,用Visual Basic语言编制程序对该模型求解.为验证模型的有效性,应用该模型对实际案例进行了优化,并通过交通仿真软件VISSIM分别对优化前后的方案进行了仿真对比分析.仿真结果表明:交叉口动态车道功能与信号控制存在协同作用,与仅改善车道功能或信号控制相比,实现两者的协同能有效提高交叉口时空资源的利用率,使关键状态参量如延误与排队长度显著降低.     

信号交叉口共用车道通行能力概率模型

研究信号交叉口共用车道通行能力的计算方法.分析了共用车道信号交叉口的阻塞情况,并以直右共用车道为例,提出了基于概率论的精确数学模型来计算其通行能力,结合实地调查数据和VISSIM仿真模型,分析本模型的精确性和适应性.结果表明,模型原理正确,考虑到了影响信号交叉口共用车道通行能力的各种因素,得到的计算结果更接近实际.     

短车道信号控制交叉口通行能力概率模型

针对短车道信号控制交叉口,提出考虑不同流向相互阻塞概率的通行能力计算模型,该模型克服了以往交叉口通行能力计算模型中对交叉口短车道影响考虑不足的缺陷.根据短车道条件下不同交通流的相互阻塞特征,将交叉口短车道分为三类.基于车流到达随机性,考虑相邻周期排队状态的相互作用,将阻塞过程划分为不阻塞、可能阻塞、阻塞后三个阶段,建立了通行能力计算模型.基于实测数据标定后的微观仿真分析表明,相对于HCM(Highway CapacityManual)模型,该模型计算结果能够相对更真实地反映短车道信号控制交叉口通行能力.针对短车道长度、短车道数目,绿信比和周期长度的参数敏感性分析,进一步揭示了在不同流量水平下短车道对交叉口通行能力的影响.     

单双向交通组织衔接交叉口段的可变车道利用

基于交叉口附近车道交通流不对称的状况,分析可变车道的设置方法,提出可变标志板延后起亮和提前关闭时刻的计算方法,并采用2次排队长度、通行能力、延误等指标,综合评估可变车道的利用效用.以上海东方路浦三路为例,调查了早高峰时期交通需求和存在的问题,提出浦三路南段西侧车道利用可变车道的可行性,研究了可变车道设计、相位相序及配时策略、可变标志板的启动和停止与主信号关系.对提出的方案进行评估的结果表明,利用可变车道可以提高单双向交通组织衔接交叉口的通行能力,减少2次排队,降低延误约30%.     

信号控制交叉口动态车道功能优化方法

为了应对交叉口交通供需关系发生显著变化的情况,合理分配交叉口空间资源,对信号交叉口动态车道功能优化方法进行研究.基于优化对象、优化参数和优化模型3个方面的分析,建立了以进口组为基础的动态车道功能优化模型.它可由整数非线性规划模型来描述,其优化目标为关键流量比之和最小.通过算例分析,对该方法的优化结果和计算速度进行了检验.研究表明,以进口组为优化对象可在保证优化结果准确性的基础上显著减少须同时进行优化的变量数,提高求解效率,以此为基础建立的优化模型可满足动态控制计算准确性和计算速度的要求.     

交叉口可变车道最佳车道功能及信号转变方法

为了保障交叉口车道功能动态控制的效果,并在确保行车安全的前提下,减少车道功能转变过程中对交叉口通行能力所造成的损失和对驾驶员所造成的不适应性,对交叉口动态车道功能划分的实施方法进行了研究.实施方法分为两个步骤,首先基于二进制优化判断模型,确定实施方案;在此基础上,根据信号相位变化的类型,考虑安全、效率及快捷等因素,确定方案实施的时刻.研究表明,并不是所有最优的车道功能方案都有必要实施,此外,方案实施时刻也会根据转变前后车道功能和信号控制情况而变化.     

相邻交叉口短车道长度与配时参数协同优化

针对相邻交叉口在共有连线上均渠化左转短车道的现况,研究其时空资源的最优配置.通过分析短车道对进口道饱和流率的影响,建立以交叉口通行能力最大化与车均延误最小化为目标函数、以短车道长度和相位有效绿灯时间为决策变量的多目标优化模型.以大连市两相邻交叉口为例,通过Matlab软件对优化模型进行编程求解,进而利用VISSIM软件对现有方案和优化方案分别进行仿真试验.结果显示,优化方案虽然使每个交叉口通行能力减小,但是也使每个交叉口车均延误、饱和度和平均排队长度减少.此外,优化方案使每个交叉口通行能力与车均延误之比增大,使单位时间内通过两个交叉口的总车辆数增加.研究成果表明,交通组织与信号控制的协同优化设计可以实现交叉口群的时空资源的最优配置.     

基于熵值法的左转可逆交叉口配时优化方法

为提升左转可逆车道交叉口通行效率,提出一种基于熵值法的左转可逆车道交叉口配时优化模型。从交叉口道路条件和相位条件两方面对左转可逆车道设置进行分析,以交叉口通行能力和车均延误为优化目标,调整交叉口信号配时方案,运用熵值法构建设置可逆车道交叉口配时优化模型选取最优解。以青岛市典型交叉口为例,用该优化模型对交叉口设置左转可逆车道后的配时方案进行优化设计,并与现状配时方案和未优化配时方案进行对比。结果表明,早、晚高峰交叉口通行能力分别提高了3.2%和19.4%,车均延误分别降低17.6%和14.7%,优化方案有效提高了交叉口通行效率。     

可变导向车道作用机理与实例效果评价

针对现在大城市存在的信号交叉口非均衡转向交通状况,对可变导向车道实施效果进行评价. 以杭州市文二路/教工路交叉口为研究对象,在对可变导向车道作用机理进行理论分析的基础上,选取饱和度、停车延误、排队长度、停车次数作为评价指标,对该交叉口可变导向车道实施前后的效果进行定量化评价. 研究结果证实可变导向车道的实施用于应对不均衡转向交通流具有明显的效果.     

无信号平面交叉口机动车冲突点数计算模型

为了便于计算无信号平面交叉口机动车不同种类冲突点的个数,采用虚拟车道和象限表示平面交叉口.针对无信号平面交叉口中的T型交叉口和十字型交叉口,基于交叉口虚拟车道和交叉口象限,以及虚拟车道的转换方法,分别开发了相应的机动车不同种类冲突点数的计算模型,并进行了实际验证.验证结果表明,通过这些计算模型可以迅速地计算无信号T型交叉口和十字型交叉口机动车不同种类冲突点的个数,提高了工作效率,为交叉口交通安全评价和交叉口交通安全改善提供了便利工具.
     

基于神经网络的车道偏移自动检测的研究

车道偏移是交通事故的主要因素之一。通过引入神经网络提出了一种应用机器视觉检测车道偏移的方法。首先通过图像处理从道路图像提取道路标志线。然后通过最小二乘法计算道路图像中道路标志线的参数。以道路图像中道路标志线的参数为输入,车道偏移参数为输出,建立神经网络进行车道偏移检测。实验结果表明误差小于0.5%,方差检验结果也表明人工测量和神经网络的结果无显著差异。新方法将有助于车道偏移自动检测技术的发展。     

车道偏离预警图像处理滞后时间补偿

现有的车道偏离预警系统有着较长的图像处理时间,这使得图像采集时间点处的车道线与图像处理完成时间点处的车道线之间存在一定差异,从而影响系统的准确性和有效性。本文中提出了一种补偿图像处理滞后时间的方法。该方法利用一个基于二自由度车辆模型的状态观测器,将图像采集时间的的车道线转换为图像处理完成时间点处的车道线,以提高系统的准确性。最后利用carsim与matlab联合仿真来验证该方法的有效性。     

网联混合车流车辆换道博弈行为及模型

车联网环境中,交通系统将长期呈现智能网联汽车和传统人工驾驶车辆混合共存的状况.针对智能网联交通环境下的新型混合车流,建立了车辆的换道行为决策模型.对于混合车辆交通流引入最小安全区域模型,自主车辆交通流基于博弈论的思想进行建模.自主车辆之间的换道被看作为1种非合作博弈行为,车辆以自身行驶状态为博弈收益,寻求行驶条件更优的车道.运用SUMO软件对提出的换道模型进行仿真验证分析.仿真结果表明,博弈换道模型相比于传统间隙阈值接受模型具有较高的车道利用率和安全稳定性.     

基于改进 Hough 变换与双点去除 R-最小二乘法的车道线检测优化算法

针对传统Hough变换和最小二乘法的不足分别提出改进算法,并应用到车道线检测中,对道路图像进行预处理得到车道线的边缘点,对拟合车道线的两种方法进行改进,提高车道线检测的准确率和实时性。在实际检测中,设计一种结合改进Hough变换和双点去除R-最小二乘(R-least squares with dual removal,R-LSDR)法的检测算法,并运用Kalman滤波器跟踪车道线,在实车采集的道路图像序列上进行初步测试。实验结果表明,优化的车道线检测算法提高了检测准确率和运行效率。     

基于车道线识别和多特征的前车检测算法

前车检测是安全辅助驾驶系统的主要研究领域,实时鲁棒的检测方法能够使智能车实现有效的防偏防撞预警和控制。提出了一种基于车道线识别和多特征的前车检测方法。首先基于车道线识别方法将感兴趣区域定位于两条车道线之间,然后依据车底阴影特征自适应确定中远距离车辆假设区域,最后利用纹理特征、垂直梯度投影均值和边缘对称性特征三层约束来验证车辆区域。实验结果表明:该方法能够实时准确地检测出不同光照条件下本车车道前方中远距离的车辆。     

基于边缘特征点聚类的车道线检测

针对复杂的道路工况及实时性的需求,提出了一种基于边缘特征点聚类的车道线检测方法。首先结合车道线边缘的梯度分布和灰度分布提取边缘特征点;然后依据车道线特征点的连续性和梯度方向的一致性进行特征点聚类得到离散区域,并通过衡量各区域之间的相似度进行区域聚类;最后选出最优类内的点进行拟合。在多种环境的道路场景下对该车道线检测方法进行验证,验证结果表明,该方法检测速度快、鲁棒性强,有助于实际工程应用下的车道偏离预警系统的研究。     

基于公交优先的交叉口信号控制和仿真

以人均延误最小为优化目标,在调查交叉口交通流量与当前信号配时的基础上,以相位乘客流量比和相位饱和度确定绿信比,优化信号配时,尽可能提高公交车的出行效率。通过对实例的理论计算和软件仿真,结果表明,在相位流量未达到饱和时,绿信比优化方法能够提高进口道路通行能力的利用率,减小交叉口的人均延误,在保障交叉口交通顺畅的前提下实现公交优先。     

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。     

公共汽车交通专用道及其停靠站最佳布置方法

针对国内外常用的路边型和路中型公交专用道布置模式 ,对比不同条件下公交车的车均延误差异 ,论证了公交专用道的最佳位置 ;在此基础上 ,重点分析了路中型专用道的中途停靠站设置于交叉口进口道和出口道的 2种模式 ,通过建立公交车车均延误模型及交通仿真分析 ,论证了停靠站的最佳布置位置 .     

基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型

考虑不同进口道、不同流向、不同车道功能及不同相位方案等复杂因素的相互影响,建立了基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型。模型目标函数采用交叉口关键流量比最小,考虑进出口道车道平衡、流量匹配、车道功能冲突、合用车道等饱和度等约束,能够同时优化进口道和出口道,给出了模型求解算法。提出的模型变量较少,与目前交通设计方法衔接更好,能够得到全局最优解,求解方法也相对简单。实例验证表明,模型能够有效降低交叉口关键流量比、周期和车均延误。