基于Agent的交叉口群微观交通仿真系统与应用

为了改善车辆在交叉口群的运行效率,缩短车辆排队长度和减少车辆起停次数,在对交叉口群微观交通仿真中车辆、交叉口、车道、信号灯实体进行Agent建模基础上,采用AgentSpeak语言设计了车辆Agent的跟驰行为、交叉口避撞与左转待转行为、以及换道行为等模块,实现了基于Agent的交叉口群微观交通仿真系统。以西安市小寨商圈交叉口群为例,车辆Agent分别按照随机速度行驶和最大限速行驶意图模型进行仿真试验。研究结果表明:采用最大限速行驶策略时,车辆在交叉口群的平均延误时间可降低25.7%,平均起停次数可降低35.8%,这为改进现有交叉口群车辆通行控制策略和管理措施提供了思路及评价手段。     

车联网环境下的动态异质交通流车队离散模型

传统的异质交通流车队离散模型参数估计基于历史数据,不能很好地反映交通流的动态变化特征.为解决这一问题,构建车联网环境下的动态异质交通流车队离散模型.首先,考虑到车联网环境下,车辆行程时间数据易于获得,可对模型的分布参数进行动态估计;然后,基于动态分布参数,构建动态异质交通流车队模型;最后,通过实测数据分析下游交叉口到达流量分布与上游交叉口离去流量分布之间的关系.结果表明:与经典的Robertson车队离散模型相比,动态异质交通流车队离散模型对下游交叉口的到达车辆流量分布预测效果更好,平均预测均方根误差可减少26.51%.     

部分联网环境下交叉口排队长度估算与信号自适应控制

为改善城市道路交叉口的交通拥堵状况,克服传统交叉口感应控制的弊端,提出了部分车辆联网环境下交叉口实时车辆排队长度的估测算法,建立了基于延误时间最小化的通行优先级计算模型,在此基础上综合考虑交叉口通行安全等因素,设计了交通流向动态组合的交叉口自适应控制方法.为了验证模型与方法的准确性和可行性,通过对VISSIM-COM编程完整地实现了上述控制逻辑,并选取典型交叉口进行仿真验证.结果表明:文中提出的排队长度估测算法具有较高的准确性;相比传统感应控制和固定配时设计,文中提出的控制模型在交叉口平均排队长度方面的优化幅度达70%,平均延误时间分别降低约65%和55%,并且弥补了传统感应控制在接近饱和及过饱和交通状态下疏导能力不足的缺陷,有效地提高了交叉口运行效率.     

城市大型活动车队行驶特征与交通影响分析

为保证城市大型活动专用大巴车队行驶过程中的安全稳定,防止车队出现运行紊乱、前后脱节的现象,基于车流波动理论,以平均车辆延误、最小发车间隔、尾车追及距离为指标,分析车队长度、发车间隔、运行速度对于车队通过瓶颈路段运行状况的影响,并讨论大巴车队通过交叉口时对社会车辆产生的延误,最后,以深圳“大运会”开幕式为例,进行实证研究.研究结果表明,车队通过瓶颈路段的行驶稳定性随着车队长度、正常段与瓶颈段行驶速度差的提高而降低;交叉口社会车辆延误随着车队长度与发车间隔的增大而减小.     

基于VISSIM的城市道路交叉口掉头模式评价

为评价城市道路交叉口不同掉头模式的安全性及通行效率,应用微观交通仿真手段,基于VISSIM仿真模型和交通安全替代评价模型(SSAM),对车辆的掉头行为进行仿真。采用平均排队长度、车均延误时间、车均停车次数、交通冲突类型和数量等指标,对城市道路三种典型掉头模式进行安全性及通行效率评价。结果表明:在任意行驶速度下,停止线前掉头模式产生的交通冲突量最少,交叉口内部掉头模式下车辆的排队长度和延误时间最小;综合评价可以看出,在车辆行驶速度低于50 km/h的情况下,采用交叉口掉头模式既可以明显减少交通冲突的产生数量,也对交叉口车辆通行效率影响较少,是三种掉头模式中的最优方案,行驶速度高于50 km/h的情况下,停止线前掉头模式最优。综上,通过对不同的掉头模式进行比选分析,建议通过参考车辆行驶速度选择较为优化的掉头模式作为该交叉路口的掉头模式。     

基于VAP逻辑规则的交通感应控制改进算法

提出了基于逻辑规则的交通感应控制改进算法,改进设计交叉口车辆排队联动控制逻辑规则,以及非机动车与行人过街自动检测控制逻辑规则,采用VAP (Vehicle Actuated Programming)模块完成逻辑规则编程设计。通过锦绣大道与始信路交叉口仿真分析,结果表明,相比传统感应控制,在车辆延误变化不大的前提下,本算法更有效降低交叉口车辆平均排队长度和缩短行人过街平均行程时间。     

单交叉口交通信号的模糊控制

针对最常见的十字交叉口,以平均延误最小为目标,设计了四相位两级(观测级、决策级)模糊控制器,包括红灯相位选择模块、绿灯相位观察模块、决策模块等三个模块。所建立的交叉口车辆生成模型、交通信号控制模型以及车辆延误模型,通过MATLAB 7.0编写的程序,进行仿真分析。结果表明:在同样交通条件下,相对定时控制和感应控制,模糊控制的车辆平均延误时间分别降低了25.2%和16.5%。     

微观模拟模型中车辆旅行时间确定方法的研究

对微观条件下车辆在城市交通网络中的行为特征进行了分析,在考虑影响车辆个体行为的各种因素之后,给出了车辆在非拥挤路段的行驶时间、在拥挤路段的排队时间和通过交叉口行驶时间的计算方法,并给出了动态条件下车辆行驶路径的确定方法,为城市交通网络中微观模拟模型的建立奠定了基础．     

基于交通组织的物流园区功能区块布局

将物流园区内部交通网络和货车行驶时间引入布局模型中,并考虑货车通过交叉口的时间,构建了基于交通组织的物流园区功能区块布局模型.设计遗传算法,在染色体转化为布局方案后,抽象出内部交通网络,在全有全无交通组织的基础上计算车辆行驶时间,所得到的结果更符合实际要求.结果表明,相比现有模型,按该布局车辆行驶时间平均可以减少9.5%.     

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。     

Traffic Control Strategy for a Surface Street on an Expressway-Arterial Corridor

Off-ramp area congestion and off-ramp queue spill over are wide-spread reasons for expressway traffic jams in China. A control strategy was developed to reduce the number of collisions between expressway and surface street vehicles and to reduce spill over by controlling the surface street vehicles to improve the traffic conditions near expressway off-ramps. This control algorithm monitors the traffic conditions at the off-ramp using occupancy rates and a performance index for the surface street vehicles, and then optimizes the control signal split and cycle length for the surface street vehicles assuming that the off-ramp queue is shorter than the minimum allowable length. Simulations indicate improvements in the traffic flow with the average vehicle travel time nearly 10% less and the off-ramp queue reduced significantly.     

A Simulation System and Speed Guidance Algorithms for Intersection Traffic Control Using Connected Vehicle Technology

In the connected vehicle environment, real-time vehicle-state data can be obtained through vehicle-toinfrastructure communication, and the prediction accuracy of urban traffic conditions can significantly increase.This study uses the C++/Qt programming language and framework to build a simulation platform. A two-way six-lane intersection is set up on the simulation platform. In addition, two speed guidance algorithms based on optimizing the travel time of a single vehicle or multiple vehicles are proposed. The goal of optimization is to minimize the travel time, with common indicators such as average delay of vehicles, average number of stops, and average stop time chosen as indexes of traffic efficiency. When the traffic flow is not saturated, compared with the case of no speed guidance, single-vehicle speed guidance can improve the traffic efficiency by 20%, whereas multi-vehicle speed guidance can improve the traffic efficiency by 50%. When the traffic flow is saturated, the speed guidance algorithms show outstanding performance. The effect of speed guidance gradually enhances with increasing penetration rate, and the most obvious gains are obtained when the penetration rate increases from 10% to 40%. Thus, this study has shown that speed guidance in the connected vehicle environment can significantly improve the traffic efficiency of intersections, and the multi-vehicle speed guidance strategy is more effective than the single-vehicle speed guidance strategy.     

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。     

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。     

动态路线行程时间研究

路段出行时间函数或路线行程时间函数在交通工程中已得到广泛应用,但现有模型在动态交通分配的实际应用中存在着不少问题。本文针对连续和间断两种不同交通流形式,借助于Ｇｒｅｅｎｓｈｉｅｌｄｓ模型和排队延误原理,建立了适用于动态交通分配的显式的动态路段出行时间函数表达式,从而进一步获得动态路线行程时间函数,为动态分配提供了一个重要的输入函数。     

混有CACC和ACC车辆的连续型元胞自动机交通流模型

现有的混合交通流元胞自动机模型中自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在跟驰模型上大多仅存在反应时间上的差别,并不能体现自动驾驶上层控制系统实时调节加速度保持车速稳定的特点,基于Gipps模型和PATH实验室标定的ACC和CACC跟驰模型提出了更符合自动驾驶机理的连续型元胞自动机模型。通过计算机数值仿真分别从速度,流量,拥堵比例以及期望车间时距方面对不同渗透率下的混合交通流进行分析。结果表明,智能网联车辆能有效提高道路通行能力,且能大幅减少交通拥堵;智能网联车渗透率越高,开始出现拥堵车辆的密度临界值越大;同时道路通行能力随期望车间时距减小而增大。     

基于小波分析和集成学习的短时交通流预测

针对短时交通流具有随机性和不确定性等特征,本文提出一种基于小波分析和集成学习的组合预测模型。首先对原始交通流数据的平均行程时间序列应用Mallat算法进行多尺度小波分解,且对各尺度上分量进行单支重构;然后对于各重构的单支序列分别使用极端梯度提升模型（extreme gradient boosting, XGBoost）进行预测得到多个子模型,同时利用贝叶斯优化算法进行子模型的最佳参数选择;最后把所有子模型的预测值代数求和,得到总体交通流的预测结果。采用美国纽约布鲁克林地区某路段实际交通流数据进行预测,并对预测结果与其他模型进行比较分析。研究结果表明：小波分析和XGBoost组合模型预测效果优于传统线性模型及单一XGBoost模型,从而更好地为交通管理提供指导意见。     

Continuum models for freeways with two lanes and numerical tests

This paper deals with the continuum modeling of traffic dynamics for freeways with two lanes where the faster vehicles are allowed to travel on both lanes while the slower vehicles are allowed to travel on one lane only. The speed gradient-based momentum equation is used to develop the traffic models for each lane. Using the proposed models,some nonequilibrium phenomena such as small disturbance instability and stop-and-go waves, together with results from numerical tests are investigated. The conditions for keeping the models‘ linear stability are presented.     

城市道路间断流行程时间双峰分布

在传统行程时间单一概率分布研究基础上,提出了城市间断流行程时间概率分布模型.以正态分布和对数正态分布为典型分布,提出了6种不同的双峰概率分布函数,并利用最小二乘法和Frank-Wolfe算法进行建模和参数拟合.研究结果表明,双峰概率分布函数能够很好地拟合并反映城市道路间断流行程时间概率分布特征,突显其与连续流单一概率分布之间的差异性.研究结果为城市路网路径选择问题提供新的路段阻抗确定方法,也能够为交通分配提供新的路段行程时间概率函数.     

基于随机松弛时间的行程时间可靠性计算模型*

提出了基于随机松弛时间的行程时间可靠性动态计算模型。研究了交通系统内部车辆间相互干扰作用对行程时间可靠性的影响。运用交通流动力学理论建立模型,证明了模型的各项异性,并基于蒙特卡洛和欧拉折现法设计相应的求解算法。模型能够较好地反映给定交通供需条件下的行程时间可靠性退化规律,量化交通流内部车辆间相互干扰对行程时间可靠性的影响。算例分析表明车辆间相互干扰程度的加剧会引起行程时间可靠性退化轨迹的明显改变,干扰越剧烈,动态行程时间可靠性的退化速度越快、达到稳定状态时的行程时间可靠性水平越低。拓展了传统行程时间可靠性计算模型仅考虑外部供需的局限性,探讨了交通流松弛时间的随机波动对行程时间可靠性的影响。所建模型和方法可以为高速公路、城市快速路、主干道等大型设施的动态行程时间可靠性预测提供理论依据和实践参考。