人工和ETC混合收费方式对车辆能耗的影响

【目的】为探讨高速收费站全面设置ETC通道的必要性,研究人工和ETC收费方式共存的高速公路收费站路段的车辆能耗模型。【方法】基于元胞自动机NaSch交通流模型,针对人工和ETC收费方式共存的单向单车道的收费站路段提出车辆的能耗公式,并数值模拟周期边界条件下人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度对车辆能耗的影响。【结果】人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度越大,道路上车辆的能耗值就越小,对应的流量和平均速度也越小,道路交通越拥堵。【结论】人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度对车辆能耗都有一定程度的影响。     

拥堵状态下单行信号控制交叉口的通行能力分析

为拟合拥堵状态下通行能力降低的特性,对拥堵状态下单行信号控制交叉口的通行能力计算方法进行了优化。首先,研究了停车线法、HCM法与规范法在计算通行能力的不足,并在此基础上建立了基于HCM通行能力模型和停车线法的综合计算模型;其次,通过实地调查采集了拥堵状态下单行信号控制交叉口的实际通行能力值,并在此基础上对停车线法、HCM法、综合法进行了对比分析。计算结果表明：综合法计算得到的进口道通行能力值与实测值的误差均小于5％,优于现有的通行能力计算方法。     

高速公路收费站与衔接信号交叉口协调控制研究

针对高速公路收费站与其衔接信号交叉口之间路段的交通拥堵问题,在Webster延误模型的基础上,提出一种公路收费站与衔接信号交叉口的协调控制方法。首先,在交叉口和收费站的上游检测获取基本交通流数据,预测在下一周期内交叉口和收费站的交通需求,然后以预防收费匝道、收费广场、交叉口以及衔接路段发生拥堵为约束条件,以收费站与交叉口整体区域的车均延误时间为目标函数,建立收费站与衔接信号交叉口的协调控制模型,对收费站出入口的实际通行能力和交叉口的信号配时进行协调控制,使得通行能力相互匹配,并通过权重系数的设置优先疏通出入口车流的排队。案例仿真结果表明本文方法能有效缓解交通拥堵,为高速公路出入口限流与城市道路信号相互协调控制提供了一种理论方法。     

异构交通场景下的宏观交通流建模

提出了基于动态图混杂自动机与改进的元胞传输模型相结合的建模方法。通过对不同自动驾驶车辆混入率下路段的流量和密度进行三角基本图拟合,讨论了临界拥堵密度、通行能力、反向波速等主要参数的变化规律,并基于此改进了传统的元胞传输模型;利用动态图混杂自动机表征路网分层递阶的拓扑结构,并将改进的元胞传输模型嵌入动态图混杂自动机来建立异构场景下的宏观交通流模型。利用OpenModelica搭建了仿真平台,验证了该建模方法的有效性。结果表明：随着自动驾驶车辆混入率的增加,路段的临界拥堵密度、最大通行能力和反向波速等都有较为显著的变化。     

空中高速路突发事件消散建模

为了更好地解决航路拥堵问题,在地面元胞传输理论的基础上,建立了空中高速路突发事件拥堵消散的元胞传输模型,根据航路的实际情况进行仿真试验。仿真结果显示:管制员发现交通拥堵进而采取相应措施,减少进入该航路上的飞机数量,在采取措施后其消散时间要比正常消散时间明显缩短。     

基于路网客流模态的城市轨道交通网络拥堵演变机理

为描述客流负荷状态及拥堵演变规律,基于客流梯度概念提出了路网客流模态概念及其物理特征描述,包括自由模态、拥堵模态和拥堵消散模态.采用客流场强的计算公式来估算下车客流比例,将车站客流负荷指数和区段客流负荷指数作为点拥堵的关键参数,计算路网客流模态值.提出成网运营条件下的客流交换关键参数,并构建基于元胞自动机模型的客流拥堵动态演变模型,研究路网客流拥堵的动态传播与演变规律,分析路网客流群体行为演化机理.以北京市部分城市轨道交通路网为例,基于客流实际调查数据,通过调整上车客流比例,利用MATLAB软件对不同时刻的路网客流模态值进行仿真计算.结果表明,不同时段内路网客流处于不同模态,从而验证了路网客流模态的物理特征.     

考虑集装箱卡车影响的上匝道合流区通行能力模型

基于合流区交通流的作用机理,通过实际观测数据对VISSIM仿真参数进行标定,建立考虑集装箱卡车影响因素的上匝道合流区通行能力分析的仿真模型,进而利用仿真模型定量分析主线外侧车道流量、集卡混入率两因素对上匝道合流区通行能力的影响,得到考虑集卡影响的上匝道合流区实际通行能力回归模型,并通过实测数据进行验证.     

面向灾害蔓延仿真的元胞自动机通用模型

为模拟灾害蔓延而建立的元胞自动机模型种类繁多，但尚无一种通用的建模方法。基于此提出了一种面向灾害蔓延仿真的元胞自动机通用模型。首先，通过解析灾害蔓延机理和理论模型，根据灾害动态发展变化过程的相似性，将灾害蔓延分解为灾害量集、时空邻域集、判定规则集、更新规则集4个部分；其次，采用元胞自动机的建模方法将4个部分重新组合，构建灾害蔓延的元胞自动机参数计算仿真模型；最后，利用本方法改进了A.Ohgai的城市火灾蔓延模型，并进行了实例验证分析。研究结果表明：本模型只需输入环境数据和灾害起始扰动，就能得到灾害模型中的各项动态参数，可为多种灾害蔓延仿真提供通用建模方法和实现模式。     

信号灯作用下的城市隧道路段交通流模型研究

分析了城市隧道路段的交通流特征,建立了城市隧道路段的元胞自动机模型,并针对隧道与上下游交叉口不同相对位置、不同相位差的情况,进行了数值模拟。仿真结果表明,城市隧道路段的通行能力受到隧道与信号灯的相对位置以及上下游信号灯的相位差等共同影响。合理的信号配时控制可以提升路段和交叉口通行能力,减轻拥堵;但是当隧道离下游交叉口较近时,路段通行能力明显降低,隧道内拥堵严重,信号控制手段收效甚微。     

智慧高速公路收费站潮汐车道的开放数量研究

为解决智慧高速公路收费广场交通分布不均衡、拥堵的问题，在空间资源一定的前提下，提出开放潮汐车道的措施，探讨最佳开放数量。首先，以京雄智慧高速雄安北主线收费站为研究对象，分析车道的潮汐交通流特性，论证设置潮汐车道的可行性；其次，选定潮汐系数分别为0.6,0.7,0.8,0.9,将交通量划分为A-F共6个等级，建立VISSIM收费站仿真模型；最后，以收费站工作日早高峰为例，分析各方案的交通量等仿真结果，确定不同交通流状态下潮汐车道的开放数量。结果表明，收费站出口为主要车流方向时，潮汐系数为0.7且交通量为C-F级，以及潮汐系数为0.9且交通量为B级时，宜开放1条潮汐车道；潮汐系数为0.8和0.9时，C-F级交通量下分别开放2条、3条潮汐车道；其他情况下不开放潮汐车道。依托具有通勤功能的京雄智慧高速公路雄安北主线收费站，研究潮汐车道的最佳开放数量，可为智慧高速公路出入口车道的调控提供参考，对提高高速公路通行能力和通行效率具有现实意义。     

基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置

针对高速公路收费站的收费车道资源分配不均问题，结合贝叶斯优化算法（bayesian optimization algorithm, BOA）和长短时记忆神经网络（long short term memory, LSTM），提出了一种基于交通流预测的收费车道开闭配置方法。首先，对收费数据进行预处理，得到交通量、车型比例、收费方式占比和服务时间等基础数据，用于构建模型训练数据集。其次，提出了一种基于多元收费方式的M/G/K排队模型，实现收费站通行过程的理论描述和平均排队长度、平均逗留时间、通行能力等关键指标的计算。然后，针对超参数设置困难问题，引入贝叶斯优化算法构建了BOA-LSTM组合模型实现交通流预测。接着，以交通流预测结果为输入，以车道开启数目为输出，构建了一种以综合成本最小为目标的车道开闭配置模型。最后，以河北新元高速机场收费站为例展开实证分析，结果表明，BOA-LSTM组合模型能够取得良好的预测效果，其中交通量和车型比例的均方根误差分别为16.24和0.03，平均绝对百分比误差分别为13.32%和1.77%；相比于实际方案，工作日平均每天的综合成本降低了2.30%，休息日平均每天的综合成本降低了5.14%。     

高速公路ETC和MTC方式下车辆延误比较

在人工或半自动收费方式下,机动车辆经过高速公路收费站时需要减速或停车缴费,当车辆较多时,容易形成排队现象,由此会造成大量延误.基于单路排队多通道服务模式(M/M/N),通过对MTC和ETC两种收费方式下高速公路缴费车辆延误的对比,可以明显看出高速公路收费站采用ETC收费方式能大大减少车辆延误,降低车辆油耗,减少环境污染,很大程度地提高了收费站的通行能力和服务水平.     

基于数理统计的高速公路MTC收费车道通行能力——以上海高速公路为例

在高速公路收费站MTC车道向ETC车道转变过程中,改造时序方案的研究需要对MTC车道、ETC车道的通行能力进行准确、合理的分析取值.然而,目前国内的规范标准中,给出的MTC车道服务时间参考值普遍比上海市各高速公路收费站的实际情况偏小.将高速公路收费站入口、出口MTC车道区别对待,尝试采用概率论中数理统计的数学分析方法来确定MTC车道服务时间值的分布特性及最大似然估计值,进而确定MTC收费车道的通行能力,并通过案例应用进一步验证数值的可信性.     

行人仿真在城市轨道交通换乘站客运现状评价中的应用

运用Legion行人仿真软件,对沈阳地铁青年大街站早高峰客运现状进行了仿真实例评价分析。通过实地调研以及对原始票卡数据等资料的统计分析,对仿真模型参数进行了标定。基于Fruin服务水平评价标准,对车站整体及关键区域、车站的流线组织的合理性进行了分析。评价结果表明,青年大街站早高峰整体服务水平较低,其客流瓶颈区域集中在四部换乘楼扶梯和站台区域。通过分析车站的拥挤成因,提出了缓解车站拥挤的改进措施,为车站改造及客运组织优化提供了参考依据。     

基于滚动时域控制的轨道交通车站单站限流策略研究

针对部分高负载节点车站存在站台拥挤的问题,建立数学模型优化乘客的平均等待时间,制定相应限流策略。以乘客在车站各处的等待时间最小为优化目标,进站口单位时间的限流人数作为决策变量,通过乘客在车站中不同位置的行为特征,制定站台容量、列车容量、限流区域3个约束条件,同时设计了基于滚动时域控制的算法进行模拟计算。结果表明,该算法较于一般的限流策略,在超限次数和超限人数上都有较大优势,能够在保证站台安全性的前提下,在繁忙时期有效减少超限次数,站台超限人数降低9%,并将乘客出行的总延误时间降低11%。该研究可为城市轨道交通限流提供有效参考。     

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。     

地铁车站客流疏导优化

为解决日常轨道交通站点拥堵问题,提高地铁车站客运效率,利用AnyLogic仿真软件对地铁站进行模拟仿真,得到地铁站行人密度图,分析地铁站拥堵瓶颈点,从行人流线和站内设施设备布局两个角度提出针对性优化措施。结果表明：地铁站站厅层安检区和站台层扶梯组通常为地铁站拥堵瓶颈区,改善安检区域与扶梯出口区域的拥堵是提升地铁站客运效率的关键。在安检口增设独立安检系统,适时安排工作人员引导拥堵区人流是既经济又高效的措施。采取措施后,拥堵区行人密度有所下降,验证了优化措施的有效性。该方法可为地铁站客流组织管理提供参考。     

道路拥挤收费定价分析

利用路段交通流量、交通密度及交通空间平均速度的关系，通过选择合理的参量——路段交通载量，解决了由于拥挤路段流量与费用的非单调关系产生的拥挤收费为负的问题，给出了基于交通载量及交通密度比的拥挤收费定价公式，通过建立路段社会总收益函数，分析交通路网供需特性，给出了拥挤收费起点的一个解释。     

高速公路收费费率双峰调控模型研究

高速公路交通出行具有明显的双峰出行规律,将可变收费的理论应用于高速公路交通出行时间的调控,以缓解高峰时间交通拥挤。可变收费是一种在不同时段采取不同收费费率的收费方法,是一种有效的交通需求管理手段。在分析影响高速公路可变收费费率标准的主要因素的基础上,给出高速公路交通需求模型以及不同时段费率同交通量关系模型,并根据山东省高速公路调查样本,采用线性回归法对模型进行标定。