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.     

考虑瞬时停车延误的信号灯闭环控制策略研究

提出一种基于瞬时停车延误的孤立交叉口信号灯闭环控制策略.以交叉口瞬时停车延误总量作为控制参量,其值达到阈值时实时切换交叉口信号灯状态,把信号灯绿灯信号分配给需求最高的道路,不再有信号灯周期的概念.在车流量400～800辆/h变化的情况下,进行了传统的Web-ster周期控制和新策略控制仿真对比实验.仿真结果表明:新策略控制条件下,车辆平均通行时间明显小于传统控制策略,在800辆/h的流量下,仅为传统策略的44%;该策略对控制阈值不敏感,当流量为800辆/h时,车辆平均通行时间最大相对误差仅为11%;该策略获得的多组平均通行时间具有较小的方差,当流量为800辆/h时方差仅为0.895s.     

基于冲突分析的四肢环形交叉口信号周期计算

针对四肢无信号环形交叉口通行能力不足的问题,为这类交叉口设置了八组的交通信号灯,以及相互协调的信号相位方案,使其直行车流最多一次停车,左转车流最多两次停车.详细分析这种协调信号相位的车流结构,解剖各股车流的冲突关系,在Webster周期公式的基础上,提出了这种协调信号配时方案的周期计算方法.并应用到株洲市中心广场环形交叉口的信号周期确定中.     

避免感应控制交叉口主路车辆紧急制动研究

连接城市和郊区道路交叉口支路交通流有很大的随机性,为了提高交叉口的通行效率采用感应信号控制方式,然而感应控制的道路交叉口信号周期不固定,绿灯时长无法全程倒计时显示,主路车辆车速较快,当驶近交叉口时绿灯突然闪烁,往往导致驾驶人紧急制动甚至闯红灯。研究增加支路行人信号灯,利用行人绿灯闪烁时间早于机动车绿灯闪烁,使得主路车辆驾驶人获得更多的反应时间,根据不同的车速和预留给驾驶人的反应时间计算出车辆安全停车距离,当安全停车距离大于车辆与停止线之间的距离时候,就能减少车辆的紧急制动和闯红灯。通过增加支路行人信号灯,主路驾驶人的反应时间至少增加4 s,大大降低采取紧急制动的发生,具有很强的实用性。     

信号交叉口机动车直行待行区设置研究

为了解决信号交叉口拥堵问题,探讨直行待行区设置的临界条件,对设置直行待行区前后的交通特性和交通效益进行分析。基于排队长度模型,确立直行待行区设置的临界条件。认为凡是在有效绿灯时间内,直行车辆没有一次性通过交叉口,而使部分车辆发生二次或多次排队时,需要设置直行待行区的理念。按照"停车线"法探讨了直行待行区的设置对通行能力的影响。通过实例运用VISSIM软件仿真,对比交通效益指标前后的变化。结果表明:直行车道在过饱和状态时,有必要设置直行待行区。直行待行区的设置可以减少延误、提高通行能力、缩短排队长度、降低饱和度。     

非信号控制交叉口通行能力及延误特性

应用通行能力及延误数学模型,研究了四路双车道主路优先、四路停车以及环形交叉口在不同交通分布模式下的交叉口通行能力及延误特性.研究发现,主路优先控制下主要道路车流通过交叉口延误小,抗交通流量扰动性好,但次要道路车流通过交叉口延误大,同时在交叉口各进口道交通量趋于平衡或左转车流比例较大时效果较差.四路停车控制方式对交叉口各进口交通量非平衡情况及左转车流比例较大情况适应性最好,但通行能力较低,抗扰动性能较差.环形交叉口通行能力较大,对进口道交通量非平衡情况、左转车流比例较大情况以及进口道车流扰动情况的适应能力介于前两者之间,但在交通量较小时延误较大.给出了各类控制方式适宜的交通条件.     

交叉口待行区设置条件与通行效能分析

针对城市道路扩建与进口渠化拓宽引发的交叉口几何空间过大、车辆通过时耗过长、车流轨迹冲突加剧等交通问题,基于不同待行区渠化设计图,从空间和时间两个维度分析了左转、直行与综合待行区的设置条件,结合不同转向车流消散运行规律,基于“停止线”与“冲突点”两类参照系,构建待行区交通组织通行效能理论计算模型,推导了给定设计条件下待行区单位周期通行效能提升率。案例仿真分析表明,单进口道待行区的合理设置与科学组织对于提升交叉口的通行效能近似可达单位周期2 pcu/cycle,进一步验证了基于“停止线”与“冲突点”参照系条件下的通行效能理论计算模型的科学性与有效性。     

基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制研究

针对城市交通信号灯单独控制,以及信号配时固定等问题,提出一种基于卡尔曼滤波理论的实时交通信号控制方法。该方法利用卡尔曼滤波理论,对通过道路交叉口下阶段交通流量进行预测,并更新交通信号配时。通过对交叉口高峰小时交通流量实时调研,采用卡尔曼滤波理论预测交通流量后,对信号配时进行实时优化,并采用VISSIM软件对此交叉口进行仿真,仿真结果表明,车辆排队长度缩短,停车次数下降,通行效率得到大幅提高。     

信号交叉口左转待行区综合效益评估

结合微观交通仿真技术、道路交通事故预测模型(HSM)、尾气排放模型(CMEM)、机动车噪声排放和衰减模型以及道路交通外部成本,实现了对信号交叉口在有左转待行区和无左转待行区条件下的动态交通仿真;从通行效率、燃油消耗、交通安全、空气污染、温室效应以及噪声污染六个方面评价左转待行区对信号交叉口综合效益的影响。最后,将方法应用于广州市典型干路交叉口。结果显示,建设左转待行区后交叉口平均综合成本下降了近25%。左转待行区虽能够有效提高交叉口行车效率,但是会导致该区域的尾气、噪声污染加剧。因此,提出的评价方法可以有效、全面地评估左转待行区,为城市交叉口优化改造提供一定的参考。     

基于临界车速的平面交叉口通行模式设计

城市道路平面交叉口成为限制路网通行能力的瓶颈之一.针对大部分交叉口入口车速较慢,导致车辆相互作用强烈、延误时间增加、通行能力下降等问题,提出了基于临界车速的通行方法,建立了停车线位置及信号周期配时的优化模型,将车流提前放行,提高车辆在交叉口内的通行速度,以达到降低车辆运行延误、提高交叉口通行能力的目的,使交叉口内通行模式转变为路段通行模式,并通过VISSIM仿真,验证其有效性.结果表明:该交叉口通行模式在避免车辆排队溢出的条件下,车辆平均延误降低了31.92%,出口流量提升了4.54%.     

运用车流波动理论计算道路交叉口信号控制的最短周期

考虑到交通运行中停车集散波对车辆排队长度的影响，对Webster算法进行了改进，提出了运用车流波动理论计算道路交叉口信号控制中最短周期设计的修正公式．     

基于车流自由度的交通子区划分问题研究

为避免传统的交通子区划分方法中改进关联程度公式、周期原则、流量原则、距离原则、绿信比、相位差原则等方法的不足,引入车流自由度的概念描述协调系统内车流的离散程度,并从微观角度探究以端点交叉口的车流自由度为基准、车流自由度的变化为指标的交通控制子区的划分;同时在相对理想条件下,借助车流自由度表示在协调相位的有效绿灯时间内不停车通过的车队长度,与以端点交叉口与下游交叉口不停车通过的车队排队长度比值,从中观角度进行交通控制子区的划分;最后选取8个交叉口的实例,进行划分前后仿真,验证方法的合理性。     

路段上游直线式公交站点对车辆延误影响分析

针对公交车在直线式公交站点停靠时对车辆运行效率影响问题,利用交通波理论对交通流稳定输入下路段上游直线式公交站点对车辆延误影响分析,将延误分为在公交站点受公交车停靠阻滞产生的延误及受到公交车停靠影响的车辆在交叉口处产生的延误,并利用交通波理论分别对不受公交车停靠影响的车辆延误及受到影响的车辆延误计算模型构建,进而得到公交车停靠引起车辆延误变化即车辆附加延误。最后对所提出的延误模型数值分析,分别得到交叉口信号周期、绿信比、交通流量及公交车停靠时间对车辆延误影响。结果表明,随着绿信比、信号周期减小和交通流量、公交车停靠时间增加,车辆附加延误呈上升趋势,其中公交车停靠时间和交通流量对附加延误影响较大。      

联网自动车环境下的信号交叉口优化方法研究

为适应智能交通发展新趋势,改进了两个信控交叉口通行能力模型,使得新模型适用于联网自动车（connected autonomous vehicles,CAVs）环境。其一是最小延迟模型,通过最小化交叉路口的总延迟得出绿灯时间并根据流速得出周期长度,模型引入了每个车道或车道组的绿灯延时和具体排队服务时间的比率作为参数,该参数依赖于交叉路口处车辆到达的概率分布。其二是混合模型,包括两个模型,分别是估计排队服务时间的静态排队模型和从单位延时、流速、车道的限速、检测器长度中估计得到绿灯延伸时间的动态模型。数值算例表明,CAVs环境下新模型的交叉口延误显著减小,从而验证了两个通行能力模型的有效性,可为交管部门进行路口改造提供依据。     

联网自动车环境下的信号交叉口优化方法研究

为适应智能交通发展新趋势,改进了两个信控交叉口通行能力模型,使得新模型适用于联网自动车（connected autonomous vehicles,CAVs）环境。其一是最小延迟模型,通过最小化交叉路口的总延迟得出绿灯时间并根据流速得出周期长度,模型引入了每个车道或车道组的绿灯延时和具体排队服务时间的比率作为参数,该参数依赖于交叉路口处车辆到达的概率分布。其二是混合模型,包括两个模型,分别是估计排队服务时间的静态排队模型和从单位延时、流速、车道的限速、检测器长度中估计得到绿灯延伸时间的动态模型。数值算例表明,CAVs环境下新模型的交叉口延误显著减小,从而验证了两个通行能力模型的有效性,可为交管部门进行路口改造提供依据。     

钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究

针对车辆在钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的整体运行特性，建立了各条车道的车辆平均延误计算模型。以各交叉口的周期时长和相位绿灯时间为约束，钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的车辆平均延误最小为目标，建立了信号协同配时方案。以位于苏州市高新区内有轨电车沿线的两个相邻交叉口为例，采用实际数据验证所建立的方法，并设置钩形弯渠化方案。将设置的钩形弯交叉口与其相邻常规交叉口的信号协同作为改进方法，在VISSIM软件中对比分析改进方案与现状方案的车辆延误指标。实验结果表明，钩形弯交叉口与相邻常规交叉口的信号协同优化方法可有效提高交叉口的通行能力，尤其是干道直行机动车的通行能力，可降低车辆的平均延误。     

钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究

针对车辆在钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的整体运行特性,建立了各条车道的车辆平均延误计算模型。以各交叉口的周期时长和相位绿灯时间为约束,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的车辆平均延误最小为目标,建立了信号协同配时方案。以位于苏州市高新区内有轨电车沿线的两个相邻交叉口为例,采用实际数据验证所建立的方法,并设置钩形弯渠化方案。将设置的钩形弯交叉口与其相邻常规交叉口的信号协同作为改进方法,在VISSIM软件中对比分析改进方案与现状方案的车辆延误指标。实验结果表明,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口的信号协同优化方法可有效提高交叉口的通行能力,尤其是干道直行机动车的通行能力,可降低车辆的平均延误。     

BRT交叉路口主动优先自适应通行控制方法

针对BRT交叉路口优先控制方法逻辑单一、只注重减少车辆的延误、忽视对普通社会车辆的影响问题,提出了BRT交叉路口主动优先自适应通行控制方法.通过预测BRT车辆到达交叉路口停车线内时间,判断交叉路口的信号状态,依据交叉路口垂直方向的拥堵状态动态地调整控制策略,以决定优先控制策略是否执行.该方法注重BRT车辆的优先通行,提高了交叉路口的整体通行效率.Matlab仿真结果表明,采用主动优先自适应控制方法的BRT车辆的停车率明显低于定时控制方法,延误时间低于感应控制方法.