高架路的交通特性分析

对高架路进行特性分析是寻找交通拥堵原因的前提,在进行研究时可以根据引发高架拥堵的常见原因来确定特性分析的分析方向,并且对交通流量、车流速度、交通流密度等参数进行分析,并分析这些参数在不同交通系统中的关联性。该研究主要针对匝道的交通特性(主要研究匝道的类型、匝道交通特点、匝道与地面道路衔接处的交通特性)和交织区的交通特性(交织区分类、交织区参数、交织区通行能力和服务水平、交织区交通流特性)进行了分析。     

混有智能网联车队的交通流基本图模型分析

为了探究高速公路混有智能网联车队交通流特性,构建了混合交通流中不同类型车辆随机分布特性的数学解析表达;考虑期望车头间距随速度动态变化的交通流特性,建立了混合交通流中不同类型车辆的跟驰模型.基于此,推导了混有智能网联车队的交通流基本图模型,并对模型参数渗透率p和最大车队规模的敏感性进行了分析.仿真结果表明,随着p值的增加,道路交通流通行能力随之提升,当p0.3时,渗透率增加对于混合交通流通行能力提升效果并不显著,而当p0.5时,混合交通流通行能力随着渗透率增加提升效果显著;另外,随着智能网联车辆的渗透率p增加,车队规模的限制对交通流通行能力的影响越来越明显,当p0.5时,车队规模宜保持在4～6之间,而p接近1时,车队规模增大对通行能力的提升效果更加显著.     

快速路上匝道瓶颈路段异质交通流演变规律

为了掌握快速路瓶颈路段异质交通流的演变规律,以缓解交通拥堵,本文以快速路上匝道瓶颈路段为研究对象,构建了考虑安全距离的改进NaSch上匝道模型,利用数值仿真,对不同场景交通流演化过程进行系统性研究。仿真结果显示:在不同条件下,异质交通流中自动驾驶车辆比例的增加对瓶颈路段交通运营状态影响结果各异。在自由流阶段,自动驾驶车辆比例的增加对快速路瓶颈路段运营通行能力的增加无显著影响,自动驾驶车辆比例取0.9时,瓶颈路段运营通行能力反而降低了2.48%;在交通拥堵状态下,当异质交通流中自动驾驶车辆比例达到0.7及以上时,才有助于交通拥堵的消散,且其临界值随交通拥堵状态程度的提高而增大;当交通密度达到100 veh/km以上时,自动驾驶车辆比例的增加无法实质性改善瓶颈路段交通拥堵状态。研究结果可为异质交通流环境下的快速路上匝道瓶颈路段的治堵策略提供理论依据。     

混合交通流参数之间的关系

定义超车换道流量与干道流量的比值为超车换道率．通过对混合交通流动力学模型的特征关系式进行积分,得到了混合交通流参数之间的函数关系．分析流量、密度和超车换道率之间函数的极值,确定了混合交通流中超车换道率的变化范围．当超车换道率为0时,道路通行能力最大;超车换道率为-1时,道路通行能力最小．采用实测数据对混合交通流参数之间的关系进行了验证．结果表明两者符合较好．     

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.     

道路入口匝道连接处通行能力计算模型

结合入口匝道的特点,给出了入口匝道连接处交通流参数之间关系的理论模型以及入口匝道的通行能力计算模型．将连接处参数之间的关系模型整理成汇入率、上游外侧车道流量和密度之间的关系,并且利用实测数据对关系模型进行标定．与美国道路通行能力手册（HCM2000）的经验公式和算例进行了比较．结果表明：流量与汇入率呈指数函数关系;流量-密度呈线性函数关系,并与美国经验公式一致．     

出口匝道连接处通行能力分析计算模型

结合出口匝道的特点,给出了出口匝道连接处交通流参数之间关系的理论模型和出口匝道的通行能力计算模型.然后,将连接处交通流参数之间的关系模型整理成驶出率、上游外侧车道流量和密度之间的关系.最后,利用实测数据对关系模型进行标定,并与美国道路通行能力手册(HCM2000)的经验公式进行了比较.结果表明:流量与驶出率呈指数函数关系;在低密度范围,流量_密度呈线性函数关系,并与美国经验公式一致;在中密度范围,流量与密度无关;在高密度范围,流量_密度呈二次函数关系.     

城市高架路下匝道地面联接段最小长度模型

为了提高下匝道地面联结段的系统通行能力,提出了一种计算联结段长度的方法.给出了地面联结段的基本定义及假设,分析了地面联结段构造特性及交通流特性.采用临界安全间隙理论、概率论及运动学方法,综合考虑车辆驶离匝道后汇入地面道路、完成交织运行和顺利驶入下游交叉口左转车道的运行过程,从系统的角度构建下匝道地面联结段的最小长度模型.对于新建道路,根据模型计算可确定联结段的最小长度;对于现有道路,将实测值与模型计算值进行比较,可分析地面联结段产生拥堵原因,便于采取有针对性的改善措施.最后结合实测调查数据,通过与CORSIM仿真模型的输出值进行比较,对模型的正确性进行了验证,结果表明模型是有效的.     

瓶颈路段交通流特性模拟分析

城市道路中的交通信号灯、车辆限速、上坡路以及道路缩减等都可能引起道路的通行能力受到限制,从而形成城市路网中的瓶颈,成为影响交通畅通的一个非常重要的因素。本文选取由于道路施工引起的瓶颈路段作为研究对象,研究了瓶颈路段驾驶员驾驶特性对交通流的影响,分析了侵犯驾驶行为对交通堵塞的影响;利用vissim仿真软件对瓶颈路段的交通流进行了模拟,对交通拥堵的形成、传播和消散规律进行了研究,并将模拟结果与调查结果进行了对比分析,显示了模型的可靠性。     

基于TransModeler的非对称交通流干道绿波控制研究

城市外围区干道朝夕交通流通常呈现出不均衡现象,上午进城交通量大,下午出城交通量大。而以往很多这样类型的干道交叉口,采用交通流对称放行方式不能满足需求,增加延误,通行效率降低。改变以往采用对称相位的设置方法,设计交叉口单口放行的方法,加之以绿波协调控制系统,使得道路资源得到充分利用,提高道路的通行率。以昆明市白龙路朝夕交通流量不均衡现象为例,结合信号配时优化即交叉口交通流单口放行方法,设计不同时段的绿波协调控制系统,通过TransModeler进行交通仿真,仿真结果表明双向非对称的交通流干道采用单口放行并加之以绿波控制对交叉口的延误大大减少,提高通行效率。     

基于自然驾驶数据的高速公路出口换道决策模型

为研究高速公路出口换道行为特性,分析驾驶员换道决策机理,依托上海自然驾驶实验所采集的驾驶行为样本和车辆运行参数,采用Google Earth标定行驶路径及高速公路出口范围以筛选出口样本,并根据车道偏移参数和方向盘转角识别换道行为;以单向4车道高速公路为例,综合考虑行驶路径信息和交通流环境,基于随机效用理论,采用Binary Logit(BL)模型拟合构建换道决策模型,得到车道效用函数;基于效用函数作出高速公路出口范围内在自由流、稳定流和拥挤流水平下的分车道效用分布图,并进行同质性和异质性分析.结果表明,换道决策模型准确率达到86.21%,各变量影响均可得到合理解释;根据效用分析,出匝车辆的换道行为是出匝意愿与通行环境改善需求两方面平衡的结果,兼有强制性换道与自由性换道的行为特性,且随着交通流状态由自由流过渡到拥挤流,后者影响逐渐增强,表现为上游向左换道行为趋于活跃、下游向右换道位置接近出口.     

快速路匝道汇入方案优化及软件仿真

针对城市快速路交通压力日益增长,匝道汇入处经常形成拥堵、交通事故频发等现状,结合当前城市快速路现状,通过理论计算和仿真实验方法,对现有汇入方案进行分析和优化,提出了“限速增道”汇入方案.方案在匝道汇入处采取隔离和限制措施,适当减少主、匝道车道宽度,降低车辆速度,引主导、匝道车辆各行其道,减少相互干扰,最终达到提高汇入处通行能力的目的.仿真实验数据显示,方案的单位时间车流量、通行速度、排队长度等交通指标均明显优于其它方案,效果明显.“限速增道”方案在现有车道宽度较宽的城市快速路上可以采用.     

高速公路加速车道上车辆的汇入特征分析

为了研究高速公路入口匝道上车辆的汇入规律，利用摄像和Autoscope-2004图像处理系统在江苏、山西、河北、北京、天津、广东等地对高速公路合流区加速车道上车辆的汇入特征数据进行了大量调查，在对调查数据进行处理分析的基础上，运用概率分析和微分法建立了匝道车辆的汇入概率模型和行驶距离分布概率模型，利用实际数据对模型进行检验，并举例说明模型在高速公路加速车道长度的设计、评价和分析方面的应用，该模型揭示了匝道车辆汇入概率与合流区几何特征、交通特征的数学关系，不但解释了调查结果，而且对高速公路规划设计、控制管理等工程实践有重要的指导意义。     

高速公路多路段的模糊逻辑协调控制

采用递阶结构和模糊控制来解决高速公路多路段的协调控制问题.建立了宏观交通流有限差分模型,然后结合交通系统的特点提出一种多层控制结构,把高速公路的控制问题分为适应层、协调层和直接控制层,直接控制层采用模糊控制决定各匝道的调节率,协调层为直接控制层确定期望密度,适应层根据实时检测到的交通状况选择模型和调整模型参数.仿真结果表明,模糊逻辑协调控制具有良好的动态和稳态性能,该方法能够有效地消除交通拥挤,维持主线车流稳定.     

基于PID神经网络的快速路入口匝道控制

鉴于神经网络具有良好的非线性特性,学习能力以及自适应能力,本文将神经网络控制与快速路入口匝道控制结合起来,提出了一种基于PID神经网络的入口匝道的协调控制方法。仿真结果表明,较之于ALINEA控制,该方法能更好地稳定快速路的主线交通流密度。     

城市快速路常发性瓶颈交通流失效生存分析模型

瓶颈处交通流失效(breakdown)是导致快速路拥堵的重要原因,其致因则是交通需求、驾驶行为及设施设计等多因素交互作用的结果.针对快速路常发性瓶颈失效的随机特征,基于海量检测数据,提出了快速路瓶颈失效的生存分析模型.该模型首先以速度、密度组合阈值法判断失效是否发生;然后统计失效发生时刻及发生前的交通流参数,利用生存函数描述失效发生概率与瓶颈通行能力的关系;进一步采用Cox回归模型分析瓶颈失效的影响因素.上海市内环3个典型双车道常发性瓶颈点277个交通流失效事件分析表明,在50%的失效概率下,3个瓶颈每车道通行能力分别为1341,1 552,1 662veh.h-1;通过调控主线车速及驶入匝道流量可对瓶颈失效起到有效的保护作用.利用该方法可精细化确定瓶颈点概率通行能力,并为快速路主动交通管理措施设计提供理论依据.     

两车道交通流合作驾驶格子模型与数值模拟

本文提出一个新的两车道合作驾驶交通流格子模型.通过线性稳定性与非线性分析论证了所考虑项的合理性.理论分析表明考虑更多格子信息改善了交通流的稳定性.数值模拟进一步证实在换道情况下考虑合作驾驶格子信息能够有效抑制交通阻塞.     

山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置

通过对8处紧急避险车道主线外侧车道车头时距的收集与分析,运用拟合分析和卡方检验,发现当外侧车道交通流小于500veh·h-1时,车头时距符合负指数分布.考虑主线外侧车道交通流量、失控车辆的速度与失控车辆汇入的临界间隙,应用微分法求导得到失控车辆汇入主线外侧车道的汇入概率模型.通过分析失控车辆汇入主线外侧车道的换车道驾驶行为,得到了不同路面状况下车辆汇入临界间隙.在保证失控车辆95%的汇入成功率条件下,计算不同路面状况、主线外侧交通流量与驶入速度下的辅助车道长度设置值.     

客货分离式高速公路主线与匝道协同控制算法研究

为保障高速公路的高效运行,提出适用于客货分离式高速公路主线与匝道协同控制算法.选取被广泛应用的ALINEA模型作为匝道控制的基本模型,再依据高速公路主线上下游交通流的变化进行入口匝道调节,确保入口匝道下游主线的占有率接近期望占有率,使高速公路主线在接近最大交通容量时充分考虑主线上游交通量对匝道调节率的影响,从而实现主线与匝道协同控制.利用Vissim软件进行仿真,结果表明,在运行效率方面,采用协同控制策略的客货分离形式高速公路优于传统ALINEA控制策略的客货分离式高速公路,远优于客货混行、无控制策略的高速公路.     

高速公路入口匝道控制器设计

为了缓解高速公路交通拥堵问题,对强非线性、随机性和不确定性高速公路数学模型进行分析,提出了一种利用模糊PID控制匝道的方法.该方法依据密度偏差及偏差变化实时修正匝道控制参数,调节进入高速公路的车辆数,从而使高速公路的主线车流密度处于理想状态.结果表明,该控制器较具有较好的动态性能,可以使高速公路交通流密度处于期望密度,提高道路使用效率.