基于交通流模型的城市快速路交通流特性分析——以北京、洛杉矶为例

为了更好地掌握城市快速路交通流的运行规律,以北京西三环和洛杉矶I405两条交通廊道为研究对象,收集路段检测器数据,通过对交通流数据使用时序分析和交通流模型拟合方法,从时间-空间及交通流原理上分析交通流的时空特性和拥堵基本规律,并用模型拟合方法对道路交通流速度-流量-密度进行分析,获得道路运行状态的关键参数。结果表明：(1)北京西三环廊道与洛杉矶I405廊道自由流速度基本一致,但发生拥堵时的临界速度差值较大,分别为29km/h和44km/h;(2)北京西三环交通瓶颈处的实际通行能力明显低于洛杉矶I405交通瓶颈,实际通行能力分别为1245veh/h/ln和1464veh/h/ln,差值为219veh/h/ln;(3)选定Pipes、Van Aerde和S3三种交通流模型并对模型进一步推导得到通行能力计算公式,利用实测数据对交通流模型进行拟合,并对三种交通流模型的使用范围进行对比分析,结果发现S3模型较其他两种模型的拟合效果较好,此外,Van Aerde模型也适用于描述北京西三环交通流运行特征。可见,本文提出的基于模型拟合的城市快速路交通流运行特征分析方法能够掌握城市快速路运行规律,提取交通流运行的关键参数指标,适用于城市快速路拥堵交通流运行特性分析,具有普适性。     

考虑车辆性能差异的高速路施工区层级限速措施

为提高高速公路施工区的通行能力,降低交通冲突率,本文结合不同车辆的动力特性、运行速度、加速度等参数,对鹅公岌隧道上盖工程施工期间的拟建施工疏散道路提出5种速度管理措施,利用Vissim软件进行仿真模拟和对比分析,并结合仿真数据对拟建施工疏散道路的设计和速度管理方案进行了评价和改进。改进方案中将原来的三车道并在一起,转弯半径由15m增大至100m,弯道限速值由20 km/h增大至40 km/h。结果表明：对施工区道路采取层级限速措施可有效降低车辆在施工路段的行程时间、延误、排队长度和冲突率;采用三级限速措施可使拟建疏散道路两个行驶方向的冲突率均降低0.6次.米^-1;改进方案中80%以上的车入口弯道之前将车速控制在40km/h左右。可见,针对不同车型采用不同的限速值可以缩短车辆在施工路段的行程时间,并有效减少车辆的平均延误。     

基于收费数据的高速公路交通状态判别方法

目前高速公路交通数据资源未得到充分利用,使得管理和建设成本较高的高速公路联网收费系统只能实现车辆记录、联网收费等初级功能,导致交通数据资源的严重浪费.为此设计了基于高速公路联网收费数据的路段行程时间估计方法,提出以大、小车速度变化情况为基础,采用模糊C-均值聚类方法对高速公路交通状态进行判别,并应用VISSIM软件分别对上述两种方法验证分析.结果表明,路段行程时间估计方法能够获得高质量的路段行程时间数据,同时交通状态判别方法也能够准确判别出道路上所呈现的交通状态,可为历史数据更新提供技术支持,为高速公路交通管理部门提供精确的决策依据.     

基于浮动车数据的区域路网交通状态评价

城市道路拥堵现象已经对公众的生活产生严重影响,如何快速有效地发现并及时处理交通拥堵现象已成为交通发展中的重中之重。浮动车数据作为交通状态检测的新来源,在交通状态检测领域有着广阔的应用前景。通过浮动车数据估算路段最大排队长度,并将其与路段车辆行驶速度、路段行程延误时间作为区域内交通状态评价参数,基于模糊综合评价算法,给出了一种在不同时间段内路段及区域交通状态评价方法。最后通过实际浮动车数据进行实例验证。实验结果表明该算法对于能够较好地检测区域路网交通状态,具有较好的实用性。     

基于固定检测器的区域交通状态判别方法

以固定检测器获得的交通数据为基础,分别建立路段和交叉口交通状态判别模型;考虑不同路段和交叉口对区域路网整体交通状态影响程度的差异性,建立路段和交叉口交通状态的权重计算模型;在此基础上建立区域交通状态的综合判别模型;并分析状态指标P与路网中车辆平均行程速度的相互关系,确定路网P所表示的交通状态级别;最后利用Vissim软件设计包含9个交叉口的典型路网,根据采集的数据对模型进行验证.仿真结果表明:所建立的方法可以有效地对区域交通状态进行判别.     

隧道群路段运行速度特性分析

以西安—汉中高速公路某隧道群路段的实测速度数据为基础,利用分车型的自由流速度累积曲线分析得出各观测点的运行速度,分析了隧道群路段运行速度的变化规律,重点分析了隧道长度、隧道不同位置及平纵线形变化对运行速度的影响。研究结果表明：不论大型车还是小型车,为了适应隧道内行车环境,在进入隧道时有约50m的减速过程,减速最大幅度大型车为4km/h,小型车为9km/h;隧道出口处速度高于入口处的速度,短隧道对隧道出入口的运行速度影响较大,隧道连接段的长度对运行速度也有明显影响,连接段长度对运行速度的影响比较大;平纵线形组合路段运行速度变化幅度大,小型车达到26km/h,大型车为7km/h;根据隧道群路段运行速度特性,可以有针对性的设置诱导标志,对交通流进行引导,以弥补隧道群线形设计的不足。     

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.     

基于浮动车大数据与网格模型的城市交通拥堵识别和评价研究

随着机动车辆的迅猛增长,城市路网呈现出事件多发、通行状态多变的特征,大城市的交通问题日趋严重.借助大数据技术,通过对城市路网中海量浮动车轨迹数据的深入挖掘,能够实现对复杂交通状态的快速识别和准确分析.本文首先对北京市浮动车的海量数据进行校准和清洗.其次,针对不同的研究内容,构建不同尺度的网格模型.然后,根据网格内节点对行程时间的历史数据,识别常发拥堵区域;结合实时行程时间数据,识别偶发拥堵事件.最后,通过对网格交通运行指数进行密度聚类,从空间范围上将大城市拥堵区域的类型划分为"点-线-面"3个层级对交通拥堵进行评价研究.本研究不以道路矢量地图为基础,仅通过浮动车轨迹数据,便可以实现对交通拥堵的高效识别和宏观拥堵的评价.     

快速路交通拥挤识别方法

交通管理部门的决策和人们的出行,在有了对拥堵程度科学的识别方法之后变得更加方便,在设计中可以用交通饱和度和平均行程速度两个参数对道路的交通拥堵程度进行识别与评判。本文首先设计了获得交通饱和度和平均行程速度的方法,然后通过模糊算法将拥堵程度和评判指标进行量化,进而使模糊判断规则体系和隶属度函数得以建立,对相应的识别与评判快速路拥堵程度的方法进行了设计,通过本文的研究,希望可以为相关的研究提供一些借鉴。     

交叉口及路段拥挤界定研究

当前,我国城市交通供需矛盾日益突出,城市道路及交叉节点的拥堵界定及拥堵评价具有重要意义。通过对交叉口及路段拥堵概念的提出,分析了国内外相关研究的成果,提出适合我国城市交通运行特征的交叉口及路段拥堵界定方法。对交叉口及路段服务水平的评价方法进行了归纳总结,通过实例研究了典型交叉口的延误仿真评价,并对交叉口与路段拥堵的相互作用机理进行了初步分析。研究成果对我国城市交通运行的评价和改善具有理论意义和实践意义。     

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。     

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.     

城市道路间断交通流阻塞量化方法研究

为了反映城市道路间断交通流实际运行状态以及交通系统参与者对交通拥挤的感受程度，提出了间断交通流阻塞度的概念．采用行程速度与排队长度占路段长度比例作为阻塞度的判别指标，并应用模糊算法对阻塞度进行量化，建立了相应的隶属度函数与模糊判断规则体系，形成了间断交通流阻塞度的量化计算方法．最后通过应用张家港市长安路的实例数据分析了交通阻塞度的变化规律．     

山区城市道路交叉口纵向减速标线影响

道路交通安全问题是一个受各种因素影响的复杂的系统问题,受不同的驾驶员特性、汽车性能、道路条件及环境之间的相互影响。对速度的分析应该从实际的行驶环境出发,结合车辆行驶轨迹和其他事故致因系统分析。本文通过实车试验的方法对设置纵向减速标线的山区城市道路交叉口路段和未设置标线的对比路段的交通流量、区间速度、驾驶员瞳孔指标和轨迹横向偏移量等试验数据进行采集,再结合山区城市道路交叉口处的交通特性和道路基本参数等数据,分析试验路段的交通流特性、驾驶员生理行为指标和轨迹规律。试验表明:在城市道路交叉口设置纵向减速标线后车辆在试验路段和对比路段的偏移量分布频率最大值42.62%和38.18%在（0.5,1]区间内;在山区城市道路交叉口段设置纵向减速标线可以提前警告驾驶员控制车速等有利的影响,提高交叉口行驶安全性。     

基于MFD的模拟超饱和路网交通控制策略优化

为了缓解城市路网频繁出现的超饱和交通堵塞,本文以堵塞区域路网各条路段上行驶的车辆数作为状态变量,建立路网交通的状态方程,分析路段上车辆数变化规律;同时,基于交通流宏观基本图,以路网中路段累积车辆数最优作为控制目标,建立关于堵塞区域路网系统的离散状态优化控制模型,并将该模型在某城市新区进行模拟算例应用。结果表明,这种基于交通流宏观基本图的优化控制策略能有效缓解城市路网中超饱和交通堵塞,使路网整体输出效率得到明显提升。     

拥挤收费下出行者出行时段选择影响分析

城市机动车保有量持续增加,使得道路拥挤问题日益严峻。通过拥挤收费增加当前道路资源的利用率是解决此问题的有效手段。本文基于时空消耗理论,以社会福利最大化为目标函数建立多时段路网最优定价模型并给出算法,对高峰期时段实行3种不同额度的拥挤收费,得出对出行者出行时段的影响结果。通过算例分析,得出在时空资源固定的情况下拥挤收费对调节高峰时段与平峰时段的交通量分布、减少总出行交通量有显著作用,进而可以缓解城市道路的交通拥堵问题。