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.     

信号交叉口上游路段网联车换道博弈特性及模型

为提高网联驾驶车辆在信号交叉口上游路段与驾驶员车辆换道博弈的主动性,以左转网联驾驶车辆为研究对象分析该路段的强制换道博弈特性。首先,通过分析信号交叉口上游路段车辆的行驶意图和换道行为,设定驾驶人期望函数来客观反映车辆的行驶需求,以车辆的安全和行驶效率为收益并进行量化,在完全信息的假设下通过博弈均衡解得到最优换道决策来实现换道收益最大化;其次,为提高换道的舒适性,以五次多项式规划换道轨迹并实现网联驾驶车辆对驾驶员车辆博弈换道的过程;最后,利用仿真试验对模型进行验证,分析不同换道位置和绿灯剩余时间等因素对网联驾驶车辆决策的影响。研究结果表明,在信号交叉口上游非合作博弈强制换道过程中,随单位换道位置增加换道概率平均增加0.69%,随单位绿灯剩余时间增加车辆换道概率平均降低0.82%。通过仿真分析信号交叉口上游路段车辆的博弈换道特性和决策倾向,有利于为网联驾驶车辆换道提供决策引导。     

基于PARAMICS的信号交叉口可变进口道诱导方法研究

科学技术的快速发展使智能交通成为解决交通问题的有效手段,针对交叉口交通流量呈现潮汐性、方向不均衡性的现象,本文运用交通诱导的思想,提出利用可变进口道解决高峰时段信号交叉口交通拥堵的方法,给出了数据采集的途径和变化车道的条件,采用VMS（可变情报板）及时展示车道变化信息,结合实际,建立交叉口模型,并通过微观交通仿真软件PARAMICS丰富的API功能,实现对模型的仿真验证,列出对比评价结果,结果表明进行可变进口道诱导之后,交叉口的服务水平明显提高。     

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。     

基于交叉口时空需求度的可变导向车道自适应控制方法

为解决因路口各流向分布不均衡导致的拥堵状况,以设有可变导向车道的交叉口为研究对象,建立了基于路口实时交通状况的可变导向车自适应控制模型。其主要包括路口信息采集和可变导向车道自适应控制,根据各进口需求度不同,确定可变导向车道属性及相应的信号配时方案。并借助MATLAB、VISSIM等软件对优化模型进行验证。结果表明:与固定导向车道控制方案相比,在时段3~时段6期间采用可变导向车道自适应控制,路口车均延误和最大排队长度降低2. 67%~42. 96%和14. 26%~66. 71%;设有可变车道的进口道,其直行方向通行能力在时段3和时段6分别提高18. 35%和15. 81%。而左转最大排队长度降低66. 71%和14. 26%,说明采用可变导向车道自适应控制能有效缓解道路拥堵,提高路口时空资源利用率。     

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.     

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.     

基于轨迹数据的高速公路养护维修作业区车辆换道特性研究

为了确保高速公路养护维修作业区人车安全、科学制定交通组织和管控措施,基于无人机航拍行车风险区域内高质量交通流视频,提取车辆运行轨迹数据以研究车辆换道特性.为克服将开启转向灯作为车辆换道起始点的不合理之处,提出根据车辆运行轨迹线与车道线之间的几何关系确定车辆换道起始点、结束点的方法;提出利用行车风险区各车道换道频数、频率热力图描述换道起始点空间分布的方法;建立二次回归模型,刻画分车道的车辆换道长度与换道起始点的关系.研究结果表明:封闭车道上的车辆需要全部换道,可通行车道上部分车辆也存在换道行为,且距封闭车道越近受影响越大,车辆换道率越高;各车道车辆换道行为存在横向延迟扩散现象,距离封闭车道越远的可通行车道上车辆换道频率高的区域出现越晚;随着换道起始点越来越靠近工作区,行车风险区域内车辆换道长度呈下降趋势,并且距封闭车道越远的可通行车道上车辆换道长度下降越明显.     

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.     

信号控制交叉口排队头车搜索算法

以信号控制交叉的口单条进口车道为研究对象，设计了一种基于实时检测数据的排队头车搜索算法．建立了由3辆车构成的期望排队头车集合，在停车线后布设上游检测器和停车线检测器，将信号周期时间划分为3个时间窗，用以采集车辆到达信息．通过分析绿灯末期进口车道的车辆运行特性，建立了若干逻辑条件．每个信号周期的红灯启亮时刻，根据逻辑条件的判断结果搜索该车道的排队头车．仿真测试结果显示，算法的正确率达到96．5％．由于检测器的布设位置、排队头车的车速阈值可以根据现实情况进行校正，使得算法具有较强的灵活性和适用性．     

基于轨迹数据的信号交叉口排队长度估计

排队长度是信号交叉口最重要的性能指标之一,也是信号交叉口配时优化的关键参数。对于一些偏僻的路口或者固定检测器损坏的交叉口,由于无法获取准确的排队长度信息而无法了解交叉口的实时状态。针对以上情况,提出通过浮动车轨迹数据来估计信号交叉口的排队长度,通过对轨迹数据的分析,建立了基于浮动车集群队列的排队长度估计模型,利用排队长度估计模型可以实现交叉口排队长度的估计。通过SUMO仿真获取早高峰、晚高峰、平峰流量下输入下的浮动车轨迹数据,分别采用早高峰、晚高峰、平峰流量下时间间隔为2、4、6、8、10 s和渗透率为5%、10%、15%的数据集对模型进行验证。验证结果表明,所建立的模型可以较为准确地估计交叉口的排队长度。与相关方法的对比结果表明,在早高峰流量下和晚高峰流量下,所建立的模型误差更低,不同的时间间隔和渗透率下比不考虑集群车队的精准度平均提高约12%,即使在平峰流量、时间间隔大、低渗透率场景下,所建立的模型估计的排队长度误差仍在可接受范围内。相关的研究成果将为交叉口的交通状态评估以及信号配时优化提供支撑。     

基于知识的信号交叉口配时设计系统

信号配时是影响信号交叉口通行能力的关键,本文根据专家系统的有关理论和信号交叉口的配时设计原理,研究了一种基于信号交叉口配时设计系统,并编写了相应的软件,研究该系统的主要出发点是基于交通流的随机性和不确定性较强,难以用精确的数学模型加以描述,但是可以根据经验进行适当的分析。     

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。     

公交站点车辆停靠对信号交叉口进口道交通延误模型

为评价进口道具有公交停靠站信号交叉口的公交停靠影响和车辆运行效益,建立公交站点车辆停靠对信号交叉口进口道的交通延误模型.根据公交车停靠对不同类型信号交叉口交通延误影响情况的不同,将影响延误模型分为3类.针对最常见的影响延误模型,首先通过详细分析不同情况下公交车停靠对信号交叉口进口车辆的作用机理,研究分情况的交叉口进口车辆延误计算方法和计算公式;然后根据这些延误计算公式,利用积分方法,得到一套公交车辆停靠对交叉口进口车辆平均延误的计算公式.该公式能较好地计算进口道具有公交停靠站的信号交叉口进口车辆延误,为有效改造和合理布设公交站点提供理论基础与定量分析工具.     

典型信号控制交叉口左转电动自行车通行空间交通特性研究及宽容设计方法

研究了典型信号控制交叉口左转电动自行车通行空间的交通特性,设计了左转电动自行车在典型信号控制交叉口通行空间交通特性的数据采集方案,系统地分析了典型信号控制交叉口左转同向并行电动自行车横向间距、左转对向电动自行车避让行为特性,得出如下结论:(1)电动自行车在典型信号交叉口左转时,在同一行车速度同一累计频率下,同一进口道左转同向电动自行车与机动车之间的横向距离要大于不同进口道同向左转电动自行车之间的横向间距;(2)当单位时间电动自行车流量≤0.52辆/s时,单位时间电动自行车流量与左转相位下避让行为个数大致呈线性正相关关系;当单位时间电动自行车流量0.52辆/s时,左转电动车相对会选择跟随并匀速行驶;(3)同向左转电动车的速度大多分布在0～9 m/s。     

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.     

信号交叉口共用车道通行能力概率模型

研究信号交叉口共用车道通行能力的计算方法.分析了共用车道信号交叉口的阻塞情况,并以直右共用车道为例,提出了基于概率论的精确数学模型来计算其通行能力,结合实地调查数据和VISSIM仿真模型,分析本模型的精确性和适应性.结果表明,模型原理正确,考虑到了影响信号交叉口共用车道通行能力的各种因素,得到的计算结果更接近实际.     

基于车间通信的换道策略研究

针对道路交通系统中换道行为产生的干扰作用,提出了基于车间通信的两阶段车辆换道策略。基于NGSIM数据对普通车辆换道行为进行分析,建立两阶段换道模型。模型第一阶段考虑影响换道的六个影响因素,构建二元Logit模型,估计车辆换道概率;第二阶段利用安全条件确定车辆换道行为是否实施。对于互联车,在换道模型第一阶段考虑更加精确的实时交通状态信息,设计了对应的换道策略。通过数值模拟,分析不同换道策略对交通流的影响。结果表明,基于车间通信的换道模型考虑了本道和目标车道更多车辆的速度及位置信息,效用函数使得车辆的换道行为考虑了更大范围内平均车速和平均车距的因素,而不仅仅局限于最近邻范围内交通状态的局部效用,从而抑制了换道的频率及其产生的干扰,增加了道路交通系统的通行效率。