基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型

为描述拥挤交通流中的排队现象,根据二流理论,提出了将交通流实际运行状态转化为二流运行状态的思想.利用流量守恒方程,建立了单车道路段当量排队长度模型,并在此基础上,推导出多车道路段平均当量排队长度模型.为验证模型的有效性,采用VISSIM软件设计了拥挤交通流的模拟方案.对比模型计算的当量排队长度与软件统计的实际排队长度发现:当量排队长度均大于实际排队长度;当量排队长度比较稳定,而实际排队长度有所波动.结果表明,当量排队长度模型能够定量地、更好地描述拥挤路段的交通流拥挤程度.该模型计算方法简单,便于工程实践,可以为城市交通控制系统优化等提供理论依据.     

关联信号交叉口排队长度计算模型

以相邻信号交叉口的最大排队长度为研究对象,分析了路段长度、相位差、绿信比等时空参数对路口最大排队长度的影响机理.基于交通波理论建立了最大排队长度计算模型,通过微观交通仿真实验对模型进行了验证,并提出了相邻信号交叉口时空协调指数的概念及其计算方法,分析了时空协调指数对相邻信号交叉口最大排队长度的影响规律.研究表明,该模型能定量计算相邻信号交叉口不同时空参数下的最大排队长度值,对相邻信号交叉口的时空协调设计具有指导意义.     

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。     

高速路入口匝道的模糊神经网络自适应协调控制

为了实现高速公路多路段入口匝道的协调控制,提出了一种基于模糊神经网络的自适应协调控制方法.该方法首先利用模糊规则实现了相邻路段间交通状态的协调,并对匝道排队进行调节,使其不超过最大排队长度.然后,在神经网络权值优化过程中,采用遗传算法对隶属度函数进行优化,避免算法收敛于局部最优解.该方法具有不依赖于系统的精确模型、控制算法能自适应外界变化、可实现多路段间协调控制等优点.仿真结果表明,该方法对3个路段的高速公路入口匝道能够较好地实现自适应协调控制;与经典的ALINEA方法相比,优化速度更快,在抑制交通密度波动和排队长度增长方面效果更好,对道路容量的利用也更加充分.     

信号控制下路段交通承载能力计算及交叉口配时优化模型

为了能够对信号控制下的路段交通承载能力进行准确分析计算,综合考虑路段空间属性、路段排队长度、驶入驶出流量以及交通控制方案等因素,给出了道路及路段与信号交叉口的交通承载能力定义,推导了最长承载时间与最大承载车辆总数的计算方法,建立了信号交叉口的交通承载能力优化模型,并搭建了基于VISSIM与PYTHON的实时交互仿真实验平台.针对算例中信号交叉口流量不变与流量动态变化2种情形进行了计算仿真.结果表明,与现有的等饱和度配时方法相比,该优化模型2种情形的最长承载时间分别增加了约23.0％和55.1％,且仿真结果与计算值的最大偏差在12.4％以内,验证了优化模型的有效性,实现了通过延长最长承载时间降低过饱和交叉口上游发生排队溢流的风险.     

基于VISSIM仿真的高速公路事故交通影响

高速公路发生交通事故时,由于事故车辆占用车道,造成事故路段形成交通瓶颈,影响路段的实际通行能力,导致事发路段的车辆延误和排队长度的增加。为了研究高速公路交通事故对交通造成的影响,通过VISSIM仿真软件,建立高速公路基本路段和路段上的交通事故模型,分析不同输入交通量、大小车比例下,事故路段的车辆延误和平均排队长度随时间的变化规律;对中国高速公路在事故情况下的有效通行能力进行了研究。研究结果表明:高速公路基本路段输入交通量越大、大车所占比例越大,交通事故的影响时间越长、范围越大;运用VISSIM仿真模型得到基于中国高速公路交通特点的有效通行能力参数。     

交通事故影响下事发路段交通流量变化分析

以交通事故这种异常事件为例,分别对高速公路基本路段内交通事故影响时间、车辆排队长度、事故影响下不同时间段内不同路段断面流量变化进行了分析。采用交通波理论给出了该事故路段内不同时间段内不同阻塞行车道宽度的车辆排队长度,并对流量变化分析进行了仿真验证。     

基于交通仿真对开放小区道路通行的探究

针对小区开放对道路通行能力的影响,借助于路段饱和度、交叉口饱和度、排队长度、交通流、平均速度及延误时间六项指标,建立车辆通行模型和交通仿真模型.从不同评价角度进行定量分析.用VISSIM软件对三种不同开放类型的小区周围交通进行仿真模拟,得出最优的小区结构.     

城市道路施工区交通延误建模与仿真

随着城市的快速发展,为了提高道路通行能力,许多道路必须扩建,而施工区广泛存在于路段和交叉口区域,城市道路施工区将改变车道的宽度,对车辆的正常行驶产生一定的影响,导致大量排队和交通延误.针对城市路段施工区的交通流和交通延误进行了仿真,研究施工区域环境中不同因素对车辆延误的影响、机动车和非机动车到达率,分析了受施工区影响的入口交通延误的特征,施工区的尺寸与位置等因素对路段施工区交通延误的影响,提出了基于社会力模型的城市路段施工区交通延误分析方法,并考虑了路段施工区长度、施工区宽度、大型车比例将对路段施工区的交通延误和平均通行速度产生显著影响.模拟结果表明,本文建立的基于社会力模型的施工区交通延误计算方法具有良好的适用性.基于分析结果可制定合适的交通管理措施,减少路段施工区的交通拥堵降低延误和事故率.     

基于排队最远点约束的最大周期时长优化方法

为充分考虑排队最远点对上游节点的影响,尽量避免短连线路段发生排队溢流现象,利用交通波理论分析了进口道排队长度的演化规律,推导了饱和状态持续时段内排队最远点相对停车线位置距离的计算方法,并以交叉口关键相位关键车道排队最远点最近为优化目标,建立了一种最大周期时长的优化模型.然后,设计了8种不同交通需求的测试环境,运用文中方法和现有方法分别计算了最大周期的最优值,根据等饱和度原则确定了两种方法下的信号配时方案,并利用VISSIM仿真获取了不同测试环境下两种方法的运行效率指标.结果表明:8种测试环境中,相对于现有方法,文中方法下关键相位关键车道的平均排队长度、排队最远点相对停车线位置的距离和车均停车次数分别降低了10.67%、11.36%和11.01%,上下游交叉口总的车均延误和停车次数分别降低了3.86%和3.81%,通过车辆数和平均车速分别提高了1.19%和3.58%.     

网络多链路出口路由优化调度方法的改进分析

对网络多链路出口路由进行优化调度的过程中,传统的路由调度方法只分析了网络拓扑结构,容易出现链路拥塞的情况,忽略了网络流量特征,增加了队列长度与通讯时间,调度效果不佳。提出基于N元非合作模型的网络多链路出口路由优化调度方法,依据路由表空间串行流量调度的状态,对多链路网络的抽象拓扑进行设计,获得多链路网络流量能否经过链路的判断,通过非合作性理论在单控制节点中从多选择域中获取渐进次优解,使得路由数据流从单控制节点映射至多链路出口时可以保持各链路上的流量均衡。引入链路因数对各链路上路由映射的量进行管理,完成对路由调度的改进分析。实验结果表明,所提方法不仅具有很高的调度效率,而且调度均衡性和资源利用率较优。     

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H∞控制的主动队列管理算法

针对网络参数的不确定性和链路带宽的时变性,设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法将可获得的链路带宽作为标称值,而不可获得的未知时变链路带宽作为干扰信号, 以状态空间的形式描述TCP/AQM模型,用时间域H∞控制方法解决网络拥塞问题.NS2仿真结果表明,该算法在往返时间时变和具有扰动业务流情况下,能够快速收敛于期望队列长度,且性能优于已有的控制算法.     

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。     

车辆排队位置确定模型及其网络效应分析

为了揭示车辆排队形成的多米诺效应，基于运动学起动–停车波模型构造了车辆排队位置确定模型。该模型能实时确定路网中任意车流形成的排队队列的头部位置、尾部位置和队列长度。根据该模型以及车流间的相互作用，以任意相邻的两个交叉口为例，分10种情况讨论了下游车流能否对延续车流或冲突车流造成阻滞作用，从而能否引起网络效应。结果表明，相邻路段车辆排队之间的耦合关系是研究网络效应的核心。研究成果可以为探讨车辆排队产生网络效应的形成机理奠定基础，为认识车辆排队的演化规律提供工具与方法。     

新型模糊控制算法在交叉口信号控制中的应用

作为智能控制的分支,模糊算法已越来越多地应用于交叉口信号控制,成为交叉口信号控制的新热点。文中通过提出路段车辆数这一新概念,提出了一种新型的孤立交叉口信号控制的模糊算法,实现了孤立交叉口信号控制的优化,并在此基础上进行了系统仿真。通过与传统定时控制方法进行分析对比,论证了这种新型模糊控制算法在车辆延误时间和排队长度方面有较大的改善,具有实用性和可靠性。     

基于动态交通需求估计的高速公路优化控制模型研究

依据动态交通需求估计信息,基于分层递阶的思想,建立了一个高速公路优化控制模型. 模型分为4个主要模块:交通需求预测模块对长时期内总的交通需求进行预测,提前确定将来排队长度的上界;全局最优控制模块预测未来的交通状态,为路网中的各个匝道建立协调约束;交通需求估计模块对真实交通流进行估计;局部反馈控制模块根据对真实交通条件的估计信息及全局最优控制层的寻优结果决定匝道调节率. 仿真结果表明,控制系统具有良好的动态性能,协调了各个匝道之间的利益,实现了高速路网整体性能的优化.     

基于改进AMOC的北京快速环路协调控制策略

根据北京快速环路的交通流特性及出入口间距短、交织严重的特点,改进了基础模型METANET的节点模型和路段模型,在此基础上,建立了非线性最优控制模型,给出了离散性最优出入口协调控制系统解.以北京二环快速路为实例,将采用改进最优控制(AMOC)策略的仿真结果与实测环路数据的交通状态进行比对,结果表明采用改进AMOC能使快速路交通流密度维持在期望的密度范围内,排队长度也较小,路网所有车辆旅行总时间下降18.4%.     

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.