基于元胞自动机仿真的可变车道控制技术

为了解决左转交通流波动较大引起的交通拥堵,并进一步提交叉口的通行能力,通过对此类交叉口交通特性、服务水平和其他交通特性进行分析,提出了一种基于一维元胞自动机模型的可变车道控制技术。依据交叉口条件确定可变车道参数,利用左转和直行的交通流量确定可变车道触发条件及相应的信号配时方案,并通过信号控制可变车道属性的变化,由Matlab建立交叉口可变车道模型。仿真结果表明:动态可变车道控制技术的使用可将左转方向最大排队长度降低37.5%,交叉口各方向总排队车辆数降低39.9%;进而减少因左转车流波动引起的交通延误,提高交叉口的通行能力。     

面向变向交通组织的信号控制 交叉口进口短车道设置方法

为解决城市交通流的潮汐特性造成道路资源利用不合理的问题. 引入了交叉口进口道短车道的概念,探讨了有交叉口存在的城市道路变向交通组织方法,以可变车道短车道长度为自变量建立交叉口进口道通行能力模型,并利用VISSIM进行交通仿真检验该模型. 研究结果表明,文中建立的模型具有可行性,同时确定了模型中排队车辆车头间距的最优取值,分析模型可知可变车道长度在一定范围内增加时可以提高交叉口进口道的通行能力.     

基于排队最远点约束的最大周期时长优化方法

为充分考虑排队最远点对上游节点的影响,尽量避免短连线路段发生排队溢流现象,利用交通波理论分析了进口道排队长度的演化规律,推导了饱和状态持续时段内排队最远点相对停车线位置距离的计算方法,并以交叉口关键相位关键车道排队最远点最近为优化目标,建立了一种最大周期时长的优化模型.然后,设计了8种不同交通需求的测试环境,运用文中方法和现有方法分别计算了最大周期的最优值,根据等饱和度原则确定了两种方法下的信号配时方案,并利用VISSIM仿真获取了不同测试环境下两种方法的运行效率指标.结果表明:8种测试环境中,相对于现有方法,文中方法下关键相位关键车道的平均排队长度、排队最远点相对停车线位置的距离和车均停车次数分别降低了10.67%、11.36%和11.01%,上下游交叉口总的车均延误和停车次数分别降低了3.86%和3.81%,通过车辆数和平均车速分别提高了1.19%和3.58%.     

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%.     

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.     

交叉口直行待行区时空资源集成优化模型

直行待行区是提高信号控制交叉口空间资源利用率、提高直行进口道通行能力、降低直行车道车辆排队长度及缓解交叉口拥堵的有效方法.探讨了信号控制交叉口直行待行区的设置条件及其利弊,分析了直行待行区设置前后的直行进口道车辆运行特征.针对直行待行区设置后会增加车辆二次起动-停车而造成的车辆油耗及尾气排放增加等问题,提出了一种以车辆排队长度最短、直行进口道通行能力最大、车辆平均停车率最小为优化目标的交叉口直行待行区时空资源集成多目标优化模型.通过VISSIM仿真对该优化模型进行有效性分析,仿真结果表明通过合理设置直行待行区长度,并配以直行相位协调控制策略,能够提高交叉口直行待行区交通运行效益及环境效益.     

信号交叉口可变导向车道上游检测器布设及触发条件研究

为提高设有可变导向车道的信号交叉口进口道车辆运行效率,使上游车队平滑过渡到进口道,对可变导向车道上游交通特性进行了分析,明确进口道上游车辆换道的主要区域及换道特性,为可变导向车道上游检测器的布设提供了依据. 同时,基于检测器数据的可变导向车道控制策略,提出检测器的触发条件及触发时间点的选取方法,通过VISSIM仿真和具体实例对给出的控制策略进行了验证,结果表明该方法可以提高信号交叉口的通行能力,并且提出的触发条件和触发时间点能够使进口道上游车辆平滑过渡到进口道.      

小型信控环形交叉口自适应控制模型与算法研究

针对各进口流量不均衡的城市小型环交,本文以单位绿灯时间通过的车辆数最大为目标,结合排队长度与等待时间的限制,建立了小型环交单进口放行自适应控制模型。在不同的流量均衡度下,仿真结果表明本文建立的自适应控制模型相较于单进口放行定时控制与左转二次停车控制,在交叉口平均延误、排队长度等方面均有较为明显的优势。     

小型信控环形交叉口自适应控制模型与算法

针对各进口流量不均衡的城市小型环交,以单位绿灯时间通过的车辆数最大为目标,结合排队长度与等待时间的限制,建立了小型环交单进口放行自适应控制模型。在不同的流量均衡度下,仿真结果表明建立的自适应控制模型相较于单进口放行定时控制与左转二次停车控制,在交叉口平均延误、排队长度等方面均有较为明显的优势。     

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明：双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5～10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。     

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.     

车道被占对道路通行能力影响的定量分析

针对车道被占对城市道路通行能力影响的问题,以差异检验、排队论、车流波动论为基础,求得了事故横断面实际通行能力的变化过程.利用队列分析模型,分析对占道不同的实际通行能力,建立基于车流波动理论的排队长度模型,求解出了排队长度与通行能力、持续时间、上游车流量的关系.     

基于数据驱动的交叉口通行效率评价

为了弥补单一评价在评价交叉口通行效率当中的缺陷，构建由排队长度、通行时间、延误和停车率组成的交叉口通行效率评价指标体系，并结合出租车 GPS 数据估算交叉口进口道通行效率，建立了基于粗糙集理论和自组织映射神经网络方法的交叉口通行效率影响因素定量分析模型，通过实测数据和VISSIM 仿真方法分析了本文方法的适用性。结果表明：（1）基于轨迹数据的信号交叉口4个进口道服务水平分别为 F、E、F和F，分析表明，通行效率评价方法估算结果能够准确的反映研究区域的高峰时段交通流现状。（2）排队长度、延误、通行时间和停车率等交叉口通行效率影响因素在总的影响因子池中所占权重分别为0.3253、0.2313、0.2147和0.2287，揭示本文方法在量化交叉口通行效率影响因素方面有一定参考价值。（3）分析表明，出租车GPS数据的坐标漂移和定位误差导致，基于轨迹数据的评价结果和基于实测数据的仿真模型结果之间的部分差异，但总体结果是一致的。同时基于轨迹数据的通行效率方法在获取交通参数的获得性方面具备一定的优势。本研究在动态分析交叉口通行效率及其影响因素方面提供借鉴。     

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.     

车道被占用对城市道路通行的影响分析

针对车道被占用对城市道路通行的影响,通过对所给视频数据的提取,分析不同时刻的标准车当量,使用修正系数法和单因素方差分析法,建立道路通行能力、单因素方差分析、占用不同车道导致通行能力差异的多因素分析、传统的累计到达-离去等模型,得到车道被占用时两视频道路的实际通行能力,车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间和路段上游车流量间的关系式,并分析两视频实际通行能力的差异,最终利用传统的累计到达-离去模型,求得车辆排队长度到上游路口的时间。