最大当量排队长度模型及其时空特性

为描述最大排队长度的时空特性,基于单车道路段当量排队长度模型,推导出最大当量排队长度模型.运用数理统计方法分析最大当量排队长度的交通流特性、时间特性与空间特性.使用偏微分方法求解各个影响因素对最大当量排队长度的灵敏度.结果显示:最大当量排队长度对路段长度最为敏感,其次为滞留车辆数,对到达车流量、周期时长或绿信比的敏感程度均取决于另外两个变量.研究表明在交通控制系统中应优先协调短连线以避免交通多米诺效应;考虑不同园素对最大当量排队长度的影响特性,可以为优化或调整信号控制方案提供理论依据.     

关键交叉口与双周期交叉口间路段上的车辆排队模式及测算方法

为了描述周期时长不相等的协调信号交叉口间路段上车辆排队的集结与消散现象,以关键交叉口周期时长为双周期交叉口周期时长的2倍为例,基于冲击波理论,针对两个相邻交叉口之间路段上的上、下行车流分别描述了车辆排队的各种模式并建立了车辆排队长度模型。为了验证模型的有效性,利用VISSIM交通仿真软件设计了模拟实验方案。考虑不同条件下信号红时差与交通流率的多种组合,通过仿真实验共得到35组数据,每组数据均获得84个有效数据点。结果显示,上、下行方向的车辆排队消散长度的计算值与模拟值的相对误差小于10%的周期分别占75.56%和95.00%;交叉口信号周期越长,其排队消散长度的平均值和最大值也相应地越长。研究结果表明,该模型可以用来估算周期时长不相等的协调信号交叉口间路段上车辆的排队长度,从而为交通控制方案的优化与调整提供理论依据。     

基于概率论的车辆排队长度测量方法

为了更好地分析交叉口车流情况,为交通流检测、交通拥堵识别提供数据,依据概率论,对交叉口的车辆排队长度进行研究.将离散的驶入交叉口的车辆数和驶离交叉口的车辆数与时间拟合成车辆数-时间曲线,通过建立起始修正时间用于修正车辆通过交叉口上游到交叉口之间的行驶时间,并建立速度-距离模型分析车辆行驶状态推导起始修正时间的计算方法,最后通过微积分方法推导出交叉口车辆排队长度的计算方法.采取了长春市红旗街与湖西路交叉口的交通数据为例,对该方法进行试验验证.结果表明:该方法数据采集方便,设施布设简单,便于大规模应用;在16个时间点中,有14个时间点的排队长度相对误差E小于6%,可见计算较为准确,可以作为交叉口车辆排队长度的测量方法.     

下游交叉口设置对快速路出口通行能力的影响

为缓解下游交叉口设置造成快速路出口不畅、特别是下游交叉口进口排队车辆易上溢堵塞快速路出口问题,在考虑快速路辅路流量基础上,利用间隙接受理论,建立快速路出口通行能力计算模型;通过分析辅路流量、信号周期、绿信比、交叉口进口道通行能力及进口道排队车辆传播速度5个参数,提出快速路下游交叉口进口道排队长度模型;通过分析不同变量对交叉口进口车辆排队长度的影响,提出快速路出口与下游交叉口的优化设计方案。结果表明：随着辅路流量增加,快速路出口通行能力呈缓慢下降趋势;随着交叉口辅路方向绿信比增加,排队长度快速变短;出口与下游交叉口可采用外侧式匝道设计,优化辅路进口方向绿信比,可有效避免快速路出口堵塞。     

保护相位下左转车道存储段长度计算

以左转交通量、周期长度、左转绿灯时间为变量,运用排队论和概率论,从满足左转排队车辆停放需求的角度,对信号交叉口进口道设置为左转保护相位且仅有1条左转专用车道时的左转车道存储段长度展开研究.基于M/M/1排队系统,建立了保护相位下单条左转车道存储段长度计算的理论模型.在此基础上,讨论了模型的适用条件和实用性,分析了存储段长度随饱和度、左转交通量的变化规律,综合考虑空间几何条件、服务质量、经济性能,指出排队车辆数不宜超过20辆,当置信概率为95%时,实用饱和度区间为[0,0.8].讨论了置信概率、设计交通量及单位车辆停放长度等参数的取值方法.对典型情况计算、分析,提出极限交通量和极限排队长度、临界交通量和临界排队长度2组便于工程应用的概念,并绘制图表.制定了应用图表确定存储段长度的流程.该研究为交叉口采用左转保护相位且进口道仅设置1条左转车道的存储段长度确定提供了依据,修订后,也可以用于直行及右转车流排队长度和车道长度的计算.     

定周期单路口绿信比的迭代学习控制方法

为减少公路路口车辆的延误时间,提高交通干线的通行效率,本文利用迭代学习控制方法改善信号控制的效果.在设定初始交通参数后,以车辆排队长度为状态变量,以绿信比为控制学习律,经过迭代学习控制得到实际车辆排队长度和理想车辆排队长度的误差,再利用控制学习律对误差进行多次修正,使绿信比趋向于理想值.MATLAB仿真实验表明:在不同的交通负载情况下,迭代学习控制算法对交通信号绿信比的优化确实有明显的效果.     

车道被占用对城市道路通行能力的影响

本文是对2013年全国大学生数学建模竞赛A题的解答.通过参考国家标准的道路通行能力评价体系,建立了准确求解道路在发生交通事故后的实际通行能力的数学模型;同时,基于交通流二流理论建立了排队长度分析模型,评估其与各影响因素之间的关系.在问题1中,以红绿灯导致的车流量周期性变化规律为依据,引入相关修正系数对模型进行修正,得出求解实际通行能力的模型.在问题2中,对统计数据进行加权平均后计算出道路的实际通行能力,再对比所堵车道的车流量,分析得车道车流量与通行能力的关系.在问题3中,根据交通流二流理论和流量稳定方程建立排队长度的分析模型,再运用控制变量法和MATLAB制图定性分析车辆排队长度与事故断面实际通行能力、事故持续时间和路段上游车辆数间的灵敏度.在问题4中,利用问题3建立的当量排队模型进行适当推导,即得排队长度达到140 m的时间估算模型.     

多维数组与其指针之间的逻辑对应关系研究

为灵活应用多维数组指针,研究了多维数组指针与多维数组之间的逻辑关系.通过分析多维数组的构造方法及多维数组指针常量和多维数组指针变量的内涵,指出多维数组指针与多维数组之间的逻辑对应关系.     

交通事故影响下路段排队长度模型

为描述交通事故引起的多车道路段排队现象,以及它与事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量之间的关系,提出一种新的模型。此模型利用流量守恒方程,根据二流理论和三检测器原理将事故上游交通流实际运行状态转化为二流运行状态,同时转换变量,建立多车道路段的平均当量排队模型。在此基础上,推导出多车道路段平均当量排队长度的变化率公式。为验证模型的有效性,采用Matlab软件设计了交通事故占2/3车道的排队模拟方案。仿真结果表明:当量排队长度模型能够定量地描述交通事故引起的多车道路段拥挤程度,与实际排队长度变化趋势一致。     

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。     

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.     

过饱和信号交叉口的多目标控制模型

过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并非真正意义上的最优.以典型的十字交叉口、四相位信号控制为例,根据车辆初始排队长度、车辆实时到达率和离开率,通过对各进口道的延误、通行能力及排队长度分析,建立了过饱和条件下以平均车辆延误最小、通行能力最大、平均车辆排队长度最小为目标函数的多目标信号优化控制模型.该模型以实时交通流的到达情况为依据进行实时优化,不仅考虑了交叉口的交通效率,还考虑了其效益指标,为研究过饱和条件下交叉口的多目标分析提供了有用信息.     

过饱和信号交叉口的多目标控制模型

过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并非真正意义上的最优。本文以典型的十字交叉口、四相位信号控制为例,根据车辆初始排队长度、车辆实时到达率和离开率,通过对各进口道的延误、通行能力及排队长度分析,建立了过饱和条件下以平均车辆延误最小、通行能力最大、平均车辆排队长度最小为目标函数的多目标信号优化控制模型。该模型以实时交通流的到达情况为依据进行实时优化,不仅考虑了交叉口的交通效率,还考虑了其效益指标,为研究过饱和条件下交叉口的多目标分析提供了有用信息。     

基于视频数据的道路通行能力分析及车辆排队长度模型

根据2013年全国大学生数学建模竞赛A题提供的交通视频,采集了相关数据,对数据进行仿真分析,得出了车辆变道行为发生率越高实际通行能力越低的关系,分析了实际通行能力随时间变化的趋势,并建立了数学模型.分析了占道不同对实际通行能力影响的差异,先从统计学的角度利用曼-惠特尼U检验对两种情况下实际通行能力数据进行显著性差异判断,然后结合现场交通实际情况对实际通行能力存在差异的原因进行分析.基于交通二流理论的思想,计算了车辆的排队长度.建立BP神经网络模型,模拟交通事故路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间关系.经检验,此模型拟合效果好、泛化能力强,平均预测误差仅为3.0168%.     

负顾客的M/G/1排队系统

主要探讨了两类负顾客的M/G/1排队系统，一类是先到先服务(FCFS)，另一类是后到先服务(LCFS)．特别地，负顾客抵消排队系统中的中间顾客(RCM)．由补充变量法和状态转移方程分析得到瞬态队长L-Z变换和稳态队长概率母函数表达式，并且发现此类排队系统完全取决于队长为2的概率．     

空竭服务多级适应性休假GeomX/G/1排队系统分析

在空竭服务多级适应性休假Geom／G／1型排队系统的基础上,讨论空竭服务多级适应性休假Geom^x／G／1型排队系统的稳态队长．利用嵌入马尔可夫链法,得到了稳态状态下顾客离去时刻系统队长的母函数,结果表明系统队长存在随机分解,而且附加队长有明确的概率意义．     

数据挖掘在高速公路收费数据中的应用

数据挖掘技术的发展为分析高速公路收费站海量统计资料提供了便利,通过对数据挖掘技术内容及其分类的简单介绍,运用关联规则并使用数据挖掘软件Weka对广靖锡澄高速公路无锡收费站的部分统计数据进行离散化处理,借助Apriori算法对影响收费站收费效率的收费时段、车辆进站速度、车辆收费平均时耗、收费车辆数、收费车型、收费费用、收费站进口道长度、天气等因素进行关联性挖掘,认为高速公路收费站的收费数据关联性较大的是收费时间、进站车速、收费车辆数、收费站规模等因素,对于解决收费排队过长、排队车辆控制、收费费率调整、收费站进出口道数量的设置、收费站规模设置等等提供了一定的参考价值。     

一类模糊混合Petri网的交通信号灯的实时控制

针对固定周期的交通信号灯浪费道路资源的问题,提出一种模糊混合Petri网用于交通信号灯实时控制的建模方法。该模型结合本相位方向的排队长度和路口的车流量对本相位绿灯时长实时控制,再结合其他相位红灯时长和其他相位的排队长度,实时控制相序的变化。仿真分析表明,基于模糊混合Petri网对信号灯实时控制可最大程度降低车辆的停车次数。