城市道路施工区交通延误建模与仿真

随着城市的快速发展,为了提高道路通行能力,许多道路必须扩建,而施工区广泛存在于路段和交叉口区域,城市道路施工区将改变车道的宽度,对车辆的正常行驶产生一定的影响,导致大量排队和交通延误.针对城市路段施工区的交通流和交通延误进行了仿真,研究施工区域环境中不同因素对车辆延误的影响、机动车和非机动车到达率,分析了受施工区影响的入口交通延误的特征,施工区的尺寸与位置等因素对路段施工区交通延误的影响,提出了基于社会力模型的城市路段施工区交通延误分析方法,并考虑了路段施工区长度、施工区宽度、大型车比例将对路段施工区的交通延误和平均通行速度产生显著影响.模拟结果表明,本文建立的基于社会力模型的施工区交通延误计算方法具有良好的适用性.基于分析结果可制定合适的交通管理措施,减少路段施工区的交通拥堵降低延误和事故率.     

基于PEMS的高原城市道路交通状态评价及排放相关性实验研究——以西宁市为例

应用PEMS技术测试了西宁市典型道路及其路段的交通状况,提出了基于PEMS的路段、行程、行程时间、行程平均车速、自由流行程时间、行程时间延误率及行程平均速度延误率等概念和计算方法,研究了基于行程时间延误率、行程平均速度延误率的城市道路路段交通状态判别方法,并对典型道路及路段交通拥堵进行分析判别.同时,研究了城市道路路段交通状态与车辆排放量之间的相关关系.     

基于车速平稳过渡的高速公路出口限速方案

研究能够满足出口车速平稳过渡的逐级限速方案,对提高出口区域车辆平稳运行及安全提升有重要意义。利用无人机采集高速公路出口车辆运行参数,分析出口车辆运行特征,考虑驾驶员对相邻限速标志的认知反应,构建了连续限速标志设置间距计算模型,建立了高速公路出口不同级别的限速方案,利用驾驶模拟试验对设计的不同限速方案进行分析及评价。模型的计算结果显示,二级限速方案中,限速值为60-40km/h的限速标志间距为160m;三级限速方案中,限速值为80-60-40km/h的限速标志间距分别为：300,80m,限速值为90-60-40km/h的限速标志间距分别为300,85m;四级限速方案中,限速值为100-80-60-40km/h的限速标志间距分别为295,160,80m。利用驾驶模拟器对模型结果进行验证,试验结果表明：逐级限速方案的平均减速度指标小于1.3 m/s2,均在驾驶舒适性阈值内;随着限速级数增加,车辆离散幅度显著降低,表明逐级限速方案对出口车辆运行速度有明显管控效果;四级限速方案可使在分流鼻端车速标准差、平均减速度、V85分别控制在5.23km/h、0.52m/s2、54km/h左右,极大了满足车速平稳过渡要求。可见,借助模型定量优化的逐级限速方案可以显著提高出口车速过渡的平稳性和安全性。     

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ETC数据的山区高速公路连续下坡车速特征与车型分类

为研究山区高速公路不同车型的车速分布特征以及车型分类方法,基于包茂高速水江-南彭段主线ETC数据,从概率分布、累计频率分布和特征值方面分析了平缓路段和连续下坡路段中ETC系统内全部车型的行程速度特征,并以车速平均值和标准差作为聚类指标,用K-means聚类方法对不同车型进行聚类分析。结果表明：①平缓路段客车速度集中于80 km/h左右,货车集中于70 km/h左右,而在连续下坡路段车辆整体表现为低速行驶,客车速度集中于70 km/h左右,货车集中于60 km/h左右；②三型客车和四型客车在平缓路段倾向于将速度维持在稳定幅值而在连续下坡路段有向期望速度靠近的趋势；③客车在平缓路段速度分布较分散,在连续下坡路段速度分布相对集中,而货车速度分布趋势正好相反；④连续下坡路段的速度离散性大于平缓路段,事故发生概率增加；⑤同一线形路段不同车型间速度分布存在明显差异,部分车型速度分布特征指标表现出一定的聚集性,说明部分车型速度分布有较大的相似性。将平缓路段车型聚为四类：一型客车、二型客车与一型货车、三型客车与四型客车、二~六型货车；连续下坡路段车型聚为三类：一型客车与三型客车以及四型客车、二型客车与一型货车、二~六型货车。本文可为山区高速公路车型精细化速度管理和同类别车型限速方案的制定提供依据。     

公路施工作业区层级限速方案实施效果评价

为了对公路施工作业区层级限速方案实施效果作出合理评价,分析了公路施工作业区层级限速方案种类,从交通效率和交通安全的角度选取速度偏差变化系数、等效最小安全距离、平均车辆总延误、平均最大排队长度,作为公路施工作业区层级限速方案实施效果评价指标,在30种交通组成条件下应用交通仿真软件VISSIM对6种层级限速方案进行仿真,得出了实施效果评价指标值,并利用加权加法平分法对4种指标值进行综合评价。研究结果表明:当公路施工作业区交通量不大于1 080pcu/h且小车比率越大时,一级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 080与1 440pcu/h之间且小车比率越大时,二级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 440与1 800pcu/h之间,且小车比率越小时,三级限速方案的效果最佳。     

基于路由选择的城市道路车辆转向换道区域设置

为了减少因随机换道产生的延误,提出基于路由选择的车辆换道区域设置,即通过设置城市路段固定换道区域及制定车辆可变限速策略,将其转化为基于路由选择的车辆静态路径规划问题.利用VISSIM仿真软件,初建车辆换道场景,设计试验分析换道区域设置对城市道路车辆运行情况的影响;汇总数据并借助MATLAB进行数据拟合,得出在不同速度、流量及转向比例条件下的最佳换道区域设置长度.进行了有、无控制策略对比试验.结果表明:在565 m的仿真路段中,设置车辆换道区域、制定路径引导策略后,车辆换道次数减少了106次,车辆平均行程速度增加了12.13％,平均行程时间减少了10.80％,降低了因随机换道造成的延误,有效提高了区域路网的运行效率.     

考虑服务水平的路段随机动态行程时间可靠性

在路段行程时间可靠性的研究中,对于路口排队延误的处理多为设置固定延误值,缺乏对随机路网条件下路口延误的动态分析。针对时变的道路网络,根据交通流在交通网络上的运行特性,考虑出行者与路况的交互作用,综合考虑车辆排队、信号相位、车流速度的相互影响,确定不同道路服务水平下的随机动态路段行程时间可靠性。研究结果表明,考虑随机动态路口排队延误的行程时间具有较高的可靠性。     

城市快速路施工区可变限速模型研究

引入可变限速的思想,考虑影响施工区车速的因素如V/C、大车率、服从率等因素,提出基于交通流理论和交通冲突技术的施工区可变限速模型.通过仿真进行了模型的标定,并基于算例得到施工区的限速值.研究结果表明:该模型能克服现有限速方法的不足.     

大客车行驶安全性仿真与评价模型

为了对大客车道路行驶过程中的侧翻行为进行动力学分析,基于Matlab/Simulink搭建了驾驶人-大客车-道路仿真模型,利用该模型对某二级公路长3.6km路段进行了驾驶人的行驶仿真,采用方向盘转角、侧向偏移距离、侧向加速度、横摆角速度、质心侧偏角、车辆侧倾角、侧向载荷转移率7种动力学指标来评价大客车行驶安全性。研究结果表明:利用侧向载荷转移率对大客车侧翻趋势进行评价更加合理;相比于单纯的平曲线半径较小路段,在多弯道路段,车辆由于需要连续适应道路线形的变化,更易引起车辆侧向运动的不断累积,从而更容易引发道路交通事故;若弯道路段的前、后均为较长直线路段,驾驶人有足够的空间对车辆进行调整,从而在一定程度上降低了事故发生的概率。     

基于AGNES聚类算法的城市交通运行状态分析研究

为提高道路运行效率、缓解城市交通拥堵,以宿州市城区为研究对象开展了交通运行状态的分析研究。通过GPS系统获得浮动车数据,运用数理统计方法对数据进行修复和预处理;选用路段行程速度和交通流量作为评价参数,构建了路段行程速度计算模型。利用AGNES聚类算法对道路流量和平均车速进行聚类分析,以此对道路交通状态进行等级划分并确定不同等级的区间值。结果表明：宿州市主干路严重拥堵临界值为20 km/h,低于标准值（21 km/h）;同时次干路的中度和重度拥堵阈值也明显低于规范值,原因可能是车道较窄、机非混行。该研究可以为利用交通数据评估城市交通状况提供新方法,可以提高交通管理者对道路结构的认识,对城市道路的规划和设计有一定的参考价值。     

On the Security of Information Dissemination in the Internet-of-Vehicles

Internet of Vehicles(IoV) is regarded as an emerging paradigm for connected vehicles to exchange their information with other vehicles using vehicle-to-vehicle(V2V) communications by forming a vehicular ad hoc networks(VANETs), with roadside units using vehicle-to-roadside(V2R) communications. IoV offers several benefits such as road safety, traffic efficiency, and infotainment by forwarding up-to-date traffic information about upcoming traffic. For instance, IoV is regarded as a technology that could help reduce the number of deaths caused by road accidents, and reduce fuel costs and travel time on the road. Vehicles could rapidly learn about the road condition and promptly respond and notify drivers for making informed decisions. However, malicious users in IoV may mislead the whole communications and create chaos on the road. Data falsification attack is one of the main security issues in IoV where vehicles rely on information received from other peers/vehicles. In this paper,we present data falsification attack detection using hashes for enhancing network security and performance by adapting contention window size to forward accurate information to the neighboring vehicles in a timely manner(to improve throughput while reducing end-to-end delay). We also present clustering approach to reduce travel time in case of traffic congestion. Performance of the proposed approach is evaluated using numerical results obtained from simulations. We found that the proposed adaptive approach prevents IoV from data falsification attacks and provides higher throughput with lower delay.     

考虑交通拥堵效应的大城市私家车出行成本分析

以大城市私家车为研究对象，建立考虑拥堵效应的出行成本测算模型。以北京市为例，测算北京市由于交通拥堵导致的出行成本随速度的动态变化情况。结果表明，总出行成本随路网速度的降低而增加，外部成本所占比例随路网速度的降低而增大。当路网速度为35 km/h时，未出现拥堵现象，北京市私家车出行成本为7.42 元/（辆·km），其中外部成本约占总成本的1/3；而当路网速度降低为25 km/h时，出现拥堵现象，出行成本增加至11.86 元/（辆·km），外部成本占总成本的比例接近1/2。     

基于模糊非支配排序遗传算法的多车型快速路交通拥堵和排放优化

以优化城市多车型快速路交通系统拥堵和排放为目标, 综合考虑了走行时间(total time spent, TTS)、走行距离(total travel distance, TTD)、匝道排队、尾气排放和燃油消耗这5个性能指标, 改进了多车型快速路宏观交通流模型Multi-class METANET和多车型排放模型Multi-class VT-macro. 提出了一个新的高维多目标优化算法——模糊非支配排序遗传算法(fuzzy non-dominated sorting genetic algorithm, FNSGA-Ⅲ), 对快速路的匝道汇入率和主路的可变限速(variable speed limit, VSL)值进行了优化, 实现了缓解主路和匝道交通拥堵以及节能减排的目标. 提出的FNSGA-Ⅲ算法, 基于自适应模糊推理系统(adaptive network-base fuzzy inference system, ANFIS), 对下一时刻高维多目标优化的超平面进行预测, 能够有效引导算法在迭代过程中的进化方向, 提高算法的收敛速度. 基于上海市广中路实际路网进行仿真实验. 结果表明, 与现有的单目标遗传算法和高维多目标NSGA-Ⅲ算法相比, FNSGA-Ⅲ算法结合改进的多车型宏观交通流模型, 可以更合理地设置期望速度与匝道控制策略, 更为有效地环缓解快速路的交通拥堵和排放.     

基于等效通行能力的施工区交通影响评价方法

随着我国机动车保有量的持续增长，现有的城市道路资源已不满足交通需求，许多城市都在对已有道路进行升级改造，频繁的道路施工对城市交通运行产生了巨大影响。针对城市道路结构特征，提出一种适用于城市占道施工区的交通影响评价方法。结合城市道路所具有的间断流设施特点，应用等效通行能力概念给出了等效饱和度城市占道施工区交通影响评价指标；基于改进的BPR模型，给出了适用于城市道路的行程时间计算模型，并给出了行程时间可靠性评价指标评价方法；综合考虑了平均延误、等效饱和度、行程时间可靠性评价指标，提出了城市占道施工区交通影响综合评价方法，从“点”、“线”、“面”三个不同维度给出了城市占道施工区交通影响评价阈值；结合交通影响评价阈值给出了城市占道施工区交通影响范围确定流程。仿真结果表明，本文建立的基于等效通行能力的施工区交通影响评价方法解决了已有方法计算难度大，难以应用于实际的问题，且综合不同层面给出了具体的交通影响评价阈值，克服了传统方法只从单一层面确定交通影响评价阈值的缺陷。     

林区道路集材车安全装载监测模型的研究

针对林区道路出现的集材车辆超载和交通事故多发的现象,提出了基于压力传感器的集材车辆安全装载与安全车速实时监测模型。利用该模型能实时监测集材车的整车重量和安全装载重量,提供安全装载和安全车速监测与报警,可为集材车的安全装载提供可靠的监测模型。     

林区道路集材车安全装载监测模型的研究

针对林区道路出现的集材车辆超载和交通事故多发的现象,提出了基于压力传感器的集材车辆安全装载与安全车速实时监测模型。利用该模型能实时监测集材车的整车重量和安全装载重量,提供安全装载和安全车速监测与报警,可为集材车的安全装载提供可靠的监测模型。     

车联网中基于非正交多址接入的簇重叠区域性能改进

由于车辆的高移动性和有限的移动范围,车辆分簇被认为是提高道路交通效率的一种有效方法.为了支持车联网中不断增长的业务量,提出了一种基于非正交多址接入技术的簇重叠区域(cluster overlap region with non-orthogonal multiple ac-cess,COR-NOMA)性能改进方案,该方案在目的车辆处利用最大比率合并(maximum ratio combining,MRC)来改进遍历和速率(sum-rate,SR),能有效降低相邻两个簇间冲突概率和传输延迟.分析了独立瑞利衰落信道下该方案的可达平均SR,并给出了其闭式表达式.数值结果验证了理论分析的正确性,所提出的COR-NOMA叠加编码信号传输方案能显著改善V2X(Vehi-cle to Everything)网络中车辆SR的性能.