基于交通冲突的山区高速公路可变限速控制方法

为了提高山区高速公路交通运行的安全性,将相邻路段速度差以及交通冲突风险最小化。针对以往研究缺乏从交通流稳定性层面对可变限速(VSL)系统控制效果分析的现状,提出基于METANET宏观动态交通流模型的可变限速控制方法,建立山区高速公路多目标限速优化控制模型并开发仿真环境进行测试,分析可变限速控制系统对山区高速公路交通运行安全性的影响。首先,构建基于METANET宏观动态交通流模型的可变限速控制策略。通过METANET宏观动态交通流模型实现对交通流在时空域中运行态势的描述,以相邻路段速度差以及路段冲突风险,即替代型交通安全指标最小为优化目标,以交通系统运行效率以及限速值变化范围为约束条件,构建了可变限速多目标优化控制模型,采用基于群智能的差分进化算法求解计算可变限速值。应用VB与MATLAB混合编程技术,开发基于VISSIM COM的仿真平台测试控制效果。最后,以实测山区高速公路交通流数据对仿真模型进行校准,并综合考虑山区高速公路交通特性、驾驶人服从率等因素,运用VISSIM COM/MATLAB模拟环境对山区高速公路进行可变限速控制。研究结果表明:与未实施可变限速时相比,对山区高速公路实施可变限速控制,能够显著降低速度离散性,使可变限速路段各分段中心断面的速度标准差降低30%～40%,山区高速公路交通安全性得到了提高。     

基于元胞传输模型的高速公路可变限速控制

针对高速公路交通拥挤、整体服务水平降低、车辆延误增加等问题,提出了一种基于元胞传输模型的高速公路瓶颈区域可变限速控制方法.将可变限速控制方法同元胞传输模型进行融合,使其对限速条件下高速公路交通流变化进行描述,并以提高通行效率和缩短车辆平均延误为控制目标,建立了高速公路瓶颈区域可变限速最优控制模型.实验证明:在高流量条件下,基于元胞传输模型的高速公路可变限速控制方法具有良好的控制效果,能够有效地提升高速公路整体服务水平.     

快速路行车安全的可变限速方法

针对快速路行车安全构建了快速路可变限速优化控制,提出基于碰撞时间的可变限速启动风险阈值预测方法,在充分考虑交通流的实时运行状态的同时优化了可变限速值的计算. 以福州市三环快速路为例,利用VISSIM仿真软件对可变限速方法进行了有效性验证. 结果表明,提出的方法能够有效减少路段的车速离散度,提高路段交通流的稳定性和安全性,且对通行效率不造成影响.     

冰雪条件下高速公路可变限速方法

高速公路在冰雪天气下需要进行封路或限速等措施,导致道路通行能力减小,车辆行驶安全性下降。 针对该问题,在考虑道路线形、冰雪条件道路特性与交通流特性的基础上,提出一种基于冰雪条件的高速公路 可变限速方法。建立了包含道路线形与冰雪条件的速度生成模型,同时引入模糊控制系统对路面雪况进行预 测。通过Vissim 软件对高速公路部分路段进行仿真实验,结果表明,该可变限速方法可根据雪况动态调整限 速值,相比于对照组Ⅰ( 固定限速) 降低了车辆延误,提高了通行效率,相比于对照组Ⅱ( 封路除雪+ 无限速) 提高了道路通行能力。表明相较于传统方法,该方法能更有效地保证冰雪条件下高速公路车辆通行效率与安 全性。     

基于仿真的作业区可变限速控制方案研究

为解决高速公路作业区合流处经常发生的排队拥挤问题,将作业区警告段常用的固定限速改为可变限速控制,并通过车流波动理论研究限速标志与检测器位置之间的合理距离。应用VSSIM微观仿真软件模拟作业区在不同限速方案下运行状况,并选取合适的评价参数。仿真结果表明,在到达流量大于作业区通行能力的情况下,可变限速控制方案可有效减少通过作业区路段车辆的延误时间和排队长度,不仅提高了车辆通过作业区的效率,且可以明显缓解作业区合流压力,提高道路安全性。     

高速公路中央分隔带开口长度研究

高速公路中央分隔带开口长度影响车辆在开口处的行车安全和通行效率。本文基于5次多项式换道模型对车辆通过中央分隔带开口的行驶轨迹进行研究,通过确定边界条件得到车辆通过中央分隔带的轨迹函数,得到不同限速值和中间带宽度值下的开口长度建议值。根据车辆动力学推导出车辆以限速值通过中央分隔带开口所需最小转弯半径;根据车辆轨迹函数,推导车辆换道轨迹的最小曲率半径;最后将最小转弯半径与最小曲率半径作对比,证明本文给定的中央分隔带开口段长度建议值能够保证车辆行驶稳定性,确保车辆通过高速公路中央分隔带开口时的行车安全。     

基于5次多项式换道模型的高速公路中央分隔带开口长度数值研究

高速公路中央分隔带开口长度影响车辆在开口处的行车安全和通行效率。基于5次多项式换道模型,对车辆通过中央分隔带开口的行驶轨迹进行研究。通过确定边界条件,得到车辆通过中央分隔带的轨迹函数,得到不同限速值和中间带宽度值下的开口长度建议值。根据车辆动力学推导出车辆以限速值通过中央分隔带开口所需最小转弯半径;根据车辆轨迹函数,推导车辆换道轨迹的最小曲率半径;最后将最小转弯半径与最小曲率半径作对比,证明给定的中央分隔带开口段长度建议值能够保证车辆行驶稳定性,确保车辆通过高速公路中央分隔带开口时的行车安全。     

雨天高速公路综合车速研究

针对雨天高速公路行车,采用基于层次分析的辖合指教法对导致雨天行车的风险因素进行有效识别,提出不同能见度条件下的高速公路限速值,及不同降雨强度下的安全行车车速.     

山区高速公路直线段和曲线段驾驶人车速控制行为试验研究

为了研究自由流状态下驾驶人在山区高速公路直线段和曲线段的驾驶行为特性,在西汉高速公路秦岭段进行了实地勘测试验,获得了65个路段的连续车速数据,对车辆在山区高速公路直线段和曲线段的车速控制行为进行了分析.研究结果表明,山区高速公路直线段和曲线段的驾驶人车速控制行为明显有别于平原区高速公路,应针对不同线形路段设置不同的诱导标志,以利于驾驶人的安全行车.     

浅谈高速公路监控系统中的相关问题

本文是作者阐述了高速公路运行中存在的主要问题，分析了可交限速控制在高速公路监控系统中所起到的作用。给出了主线可变限速控制的原理和控制策略，并建立了相应的数学模型。针对高速公路交通流的特点，采用多层分散控制的策略，实现对主线行车速度的控制。仿真结果表明了模型和控制策略的有效性。     

侧风作用下弯道行车安全速度阈值的仿真研究

以获得弯道行驶车辆在侧风作用下的安全行驶速度阈值为目的,基于对车辆在侧风环境下弯道行驶时所受外力及力矩进行分析,建立车辆安全行驶需满足的数学模型,通过建立1∶1东风标致301轿车模型设置不同工况进行流体仿真,得到各工况下弯道行车所受气动力和力矩,根据数学模型计算得出侧风作用下弯道行车安全行驶速度阈值,对安全驾驶与高速公路限速提供一定参考。     

基于驾驶员特性的山区高速公路夜间限速模型

为充分保障不同特征的驾驶员在山区高速公路夜间行驶的安全性,同时提高行驶的经济性,本文先从夜间环境,如环境照度、能见度、气象和眩光对驾驶员特性的影响分析出发,提出考虑驾驶员特性的夜间反应时间模型和有效动识距离模型。然后,根据主要目标优化思想,提出以驾驶经济性和安全性为目标的山区高速公路夜间限速方法。该方法通过将驾驶员在单位长度路段上每小时的时间费用和车辆燃油费用之和最小作为目标函数,并结合夜间反应时间模型和停车视距模型,考虑夜间对障碍物识别以及车辆行驶稳定性的安全性要求,将三者分别作为约束条件,由此建立起基于驾驶员特性的山区高速公路夜间安全车速最优化模型,从而求解该模型所得的最大安全车速值即为路段最大限速值。最后,为验证模型的合理性和有效性,以松建高速公路某路段为例,通过选取一定参数值,并运用Matlab仿真软件对该模型进行求解,得到不同能见度、路面附着系数和时段下的夜间动态最大安全车速值。仿真结果表明,当能见度和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;当路面附着系数和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;而当仅有时段变化时,最大安全车速值随时段的变化而出现一定程度的波动。该结果所表现的规律符合当前的相关研究成果,且以此得到的该路段的最高限速值99.390km/h,也与该高速公路的设计车速100km/h基本一致。因此,该限速模型为研究山区高速公路的安全车速和改善山区高速公路夜间行驶安全现状提供了一定参考。     

基于安全分析的高速公路可变情报板选址方法

为提高高速公路交通安全水平,有效利用先进的智能交通设施,分析高速公路可变情报板安全问题和布局策略,建立可变情报板与事件发生点的前置距离模型,提出系统性的可变情报板选址方法.方法综合考虑了特殊路段与事件发生点的安全影响,建立的可变情报板前置距离模型应用元胞传输模型,以相邻元胞速度协调性好为目标,最优化前置距离.最后,以福建省某条高速公路交通事件发生区为算例,算出可变情报板前置距离为268m.计算结果表明,所提出的可变情报板前置距离模型与选址方法有利于可变情报板的合理布局.     

混有网联车队的高速公路通行能力分析

智能网联环境下车辆跟车间距减小,连续行驶的网联车辆可以组建为柔性车队,车队内车辆可以保持更小的车头间距行驶,进而有效提高道路通行能力。文中针对高速公路基本路段传统车辆和网联车辆混行交通流,提出了交通流稳态条件下4种可能的车辆跟驰特性及其空间分布概率,进而建立了高速公路基本路段的基本图模型和车辆换算系数(PCE)计算方法,并进行了网联车辆渗透率和车队规模等参数的敏感性分析。研究结果表明,网联车辆渗透率的提高和车队规模的增加有利于提升通行能力和减小车辆换算系数,且网联车辆渗透率越大正面影响愈明显。另外,当车队规模大于4后,车队规模的增加对通行能力的提升和换算系数的降低作用明显减弱。     

基于VISSIM仿真的高速公路事故交通影响

高速公路发生交通事故时,由于事故车辆占用车道,造成事故路段形成交通瓶颈,影响路段的实际通行能力,导致事发路段的车辆延误和排队长度的增加。为了研究高速公路交通事故对交通造成的影响,通过VISSIM仿真软件,建立高速公路基本路段和路段上的交通事故模型,分析不同输入交通量、大小车比例下,事故路段的车辆延误和平均排队长度随时间的变化规律;对中国高速公路在事故情况下的有效通行能力进行了研究。研究结果表明:高速公路基本路段输入交通量越大、大车所占比例越大,交通事故的影响时间越长、范围越大;运用VISSIM仿真模型得到基于中国高速公路交通特点的有效通行能力参数。     

基于预瞄的山区高速公路弯坡组合段 驾驶人车速模糊控制模型

为研究车辆驾驶人在山区高速公路弯坡组合路段的车速控制行为,提出了基于预瞄的山区高速公路弯坡组合路段安全车速认知模糊输入和输出参数集,通过实车试验,建立了包含101条车速模糊控制规则集的车速控制模型,并在西汉高速公路山区段选取6处典型路段进行了对比验证. 研究结果表明,模型预测结果与实测结果平均相对误差为3.8%,可较好地描述车速的控制行为.     

基于修正因子的雾天可变限速交通流模型

分析雾天可变限速控制作用下高速公路的特性,提出基于雾天修正因子的在线自调整可变限速交通流模型。雾天修正因子通过T-S模型根据高速公路实时能见度与曲面半径在线自我调整,进而实现雾天可变限速交通流模型自我调整。采用灰狼算法对交通流模型参数及T-S模型参数进行优化调整。采用速度与密度的平均绝对百分比误差对模型性能进行评价。使用VISSIM与MATLAB进行仿真研究,仿真结果表明：相比于一般可变限速交通流模型,本文提出的交通流模型在速度和密度的辨识精度方面分别提升了41. 5%和10.5%,可以更加准确反映出雾天可变限速作用下高速公路的特性。     

高速公路雨雾监测及车辆安全预警系统研究

高速公路雨雾灾害具有突发性、局地性和小范围波动性等特征,因而难以检测和准确预报,是对高速公路行车安全影响最大也是最为常见的气象灾害.研究高速公路雨雾灾害的自动检测及对通行车辆的预警方法,是有效解决车辆通行安全问题的关键.通过分析雨雾灾害对高速公路行车安全的影响,提出了建立基于短信服务(short message service,SMS)技术的高速公路雨雾监测及车辆安全预警系统的解决方案,并建立了低能见度下交通控制的一般模型,最后对方案的具体实施方法进行了验证.结果表明:基于SMS技术建立的该系统具有结构简单、易于实现,能够有效解决雨雾灾害的多点实时检测及数据远程传输问题,并能自动生成预警方案和完成预警信息的发布.     

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。     

高速公路交通事件下可变限速诱导研究

高速公路发生交通事件会明显降低其服务性能,且容易引发二次事故。针对这一问题,利用交通仿真技术建立了高速公路交通事件下的仿真模型,通过仿真实验得到的数据分析不同交通事件类型、交通量、车辆速度条件下的合理限速诱导策略。结果表明,可变限速是高速公路交通事件下的科学管理措施,并通过事故率与车速标准差的关系得到不同条件下的最佳限速大小及分段限速措施下的限速区间长度。最后,通过建立高速公路交通预警及限速诱导的实施方案,为高速公路交通事件发生下的安全管理工作提供一定的借鉴。