基于坡道元胞自动机模型的能耗研究

针对上坡路段汽车需减小车速增大牵引力的现象,假定坡道倾度与车辆在坡道上的最大速度成反比,基于元胞自动机NaSch交通流模型建立包含有坡道的单车道元胞自动机模型,用数值模拟研究在周期边界条件下,坡道长度和倾度对交通流能耗的影响.结果表明:坡道长度和倾度对交通流能耗均有很大的影响,坡道长度越长、坡度越大,车速被限速越厉害,...     

考虑车辆长度及其转向效应的二维元胞自动机混合交通流模型

对BML模型作了扩充,提出混合交通流BML模型,模拟得到它们的密度-平均速度曲线,进而得到系统在不同情况下的临界密度以及车辆长度的影响.考虑到车辆的转向行为,进一步模拟了有车辆转向的情形,得到长车起决定作用的结论.     

考虑车辆长度及其转向效应的二维元胞自动机混合交通流模型

对BML模型作了扩充，提出混合交通流BML模型，模拟得到它们的密度一平均速度曲线，进而得到系统在不同情况下的临界密度以及车辆长度的影响．考虑到车辆的转向行为，进一步模拟了有车辆转向的情形，得到长车起决定作用的结论．     

驾驶员的驾驶特性对交通流的影响

在单车道元胞自动机交通流N S模型基础上,通过引入不同的刹车概率来反映不同驾驶员的驾驶特性,并在周期边界条件下,对由激进驾驶车辆和谨慎驾驶车辆构成的混合交通流进行模拟.结果表明,在有谨慎驾驶车辆构成的交通流的临界密度以前,混合交通流的流量完全由谨慎驾驶员的特性决定;在谨慎驾驶车辆交通流临界密度以后,混合交通流的流量介于只有激进驾驶车辆和只有谨慎驾驶车辆的流量之间,小于完全是谨慎驾驶车辆流量和完全是激进驾驶车辆流量的线性之和;激进驾驶车辆和谨慎驾驶车辆的混合比例及它们的刹车概率对混合交通流的临界密度和流量有很大的影响.     

信息反馈策略对含两车道的双通道系统影响研究

实际道路系统中,道路状况复杂,单纯的假设驾驶员备选路径路宽相同具有一定的局限性。针对现实生活中存在备选路径路宽不同,车道数存在差异的情形,建立了含两车道的双通道道路模型,并分析了平均速度、车辆数、交通流量以及随机度信息反馈策略对该道路模型中交通流参数的影响。仿真结果表明:平均速度及随机度反馈策略下,道路上车辆运行有序,两条路径上车辆的平均速度存在良好的平衡性;车辆数反馈策略下,两条路径上车辆密度具有良好的平衡性。当动态车比例小于0.6时,四种反馈策略发挥的作用相差无几;当动态车比例大于0.6时,随机度反馈策略在提高道路平均流量方面具有优越性;而交通流量反馈策略与前三种策略相比存在明显的不足。     

随机度反馈策略对路网中交通流的影响

考虑到现实路况的复杂性,建立备选路径路宽不同、车道数存在差异的路网模型,并提出了新的反馈策略——随机度反馈策略.通过分析随机度、平均速度、车辆数以及交通流量反馈策略对该路网模型交通流特性参数的影响,探究随机度反馈策略的优越性.仿真结果表明:随机度反馈策略下,路网中车辆运行有序,接近出口处道路上车辆排队长度短,车辆速度大.同时,通过分析平均流量随动态车比例变化情况可知,当动态车比例不大于0.6时,平均速度、车辆数及随机度反馈策略有效性相当;当动态车比例大于0.6时,平均速度、车辆数反馈策略下平均流量降低明显,策略失效,而随机度反馈策略下平均流量变化平稳,该策略能有效改善路网道路车辆通行状况.     

考虑时延的网联车混合交通流基本图模型

由于智能网联车的不断发展,未来将出现智能网联车和人工驾驶车共同存在的混合交通流,因此,研究道路上的混合交通有助于解决交通拥堵等问题,具有一定的现实意义。为探究这类混合交通流的流量、密度和速度之间的关系,文中综合考虑智能网联车辆退化和车辆时延,建立了自动驾驶环境下混合交通流的基本图模型。首先,确定交通流中的车辆类型和不同类型车辆的比例,并考虑联网智能车辆跟随人工车辆时发生的车辆功能退化;然后,确定3种车辆的延迟时间并改进每种车辆的跟驰模型;在此基础上,同时考虑车辆时延和车辆功能退化两种因素,推导出交通流平衡时的基本图模型,并对模型中的自由流速度参数进行敏感度分析。研究结果表明,智能网联车对混合交通流的最大流量和最佳密度有积极影响,车辆时延有消极影响,自由流速度则对混合交通流的最大流量有积极影响,对最佳密度有消极影响。SUMO仿真结果表明,在不同场景下仿真得到的流量–密度分布点符合理论曲线,验证了文中理论模型的准确性。     

增设左转绿灯的交叉路口混合交通流模型研究

建立周期性边界条件下的十字交叉路口元胞自动机混合交通流模型,增设左转绿灯,而且规定转弯车的最大数量,研究配时问题、主道初始密度以及混合比例系数对交通流的影响。结果发现,配时问题对交通流的影响较大,合理配置红绿灯时间可以改善交通,增设左转绿灯可以达到缓解拥堵,提高道路利用率。     

混有CACC和ACC车辆的连续型元胞自动机交通流模型

现有的混合交通流元胞自动机模型中自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在跟驰模型上大多仅存在反应时间上的差别,并不能体现自动驾驶上层控制系统实时调节加速度保持车速稳定的特点,基于Gipps模型和Path实验室标定的自适应巡航控制(adaptive cruise control, ACC)和协同自适应巡航控制(cooperative adaptive cruise control, CACC)跟驰模型提出了更符合自动驾驶机理的连续型元胞自动机模型。通过计算机数值仿真分别从速度、流量、拥堵比例以及期望车间时距方面对不同渗透率下的混合交通流进行分析。结果表明,智能网联车辆能有效提高道路通行能力,当渗透率为40%～60%时,道路通行能力比纯人工驾驶车辆时提升14%～30%,当道路上全为智能网联车时,其通行能力约为纯人工驾驶车辆的1.9倍;同时在相同智能网联车渗透率下,道路通行能力随智能网联车辆期望车间时距减小而增大。     

混合网联环境快速路交织区交通流特性分析

在混合人工驾驶车辆(human-driven vehicle, HV)与网联自动驾驶车辆(connected and autonomous vehicle, CAV)的交通流环境下，为提升快速路交织区的通行效率与行车安全性，深入分析了混合交通流的基本特性.首先，结合交织区通行能力计算模型，研究交织区域长度、交织交通量比和CAV渗透率等因素对交织区通行能力的影响；其次，推导混合交通流基本图模型，并在不同期望车头时距和CAV渗透率下对混合交通流基本图参数进行分析；最后，通过数值仿真实验，分别探讨在由车辆换道行为所产生的单一扰动和频繁扰动条件下，混合交通流行驶速度与车头间距的时空演化规律及交通流稳定性.结果表明：CAV渗透率的提升可以提高交织区通行能力以及混合交通流交通效率；交织交通量比的减小和交织区域长度的增大可提高交织区通行能力；提升CAV渗透率可以有效提高混合交通流的稳定性，但较小的车头间距也会造成一定的安全隐患.     

山地城市道路长上坡路段交通噪声分布特性实测研究

为了得到山地城市道路长上坡路段汽车行驶噪声的幅值水平和影响因素,在重庆市主城的长大上坡路段上采集了汽车行驶噪声值,分析了车型、横向间距(距路缘线之间的距离)、坡长、驾驶行为等因素对噪声的影响。结果表明:夜间的交通噪声水平与日间相比并没有出现大幅度的衰减;汽车行驶噪声随着传播距离的增加而逐渐衰减,每增加5 m,噪声均值要衰减约3 d B左右,距离路侧5 m时,噪声值会降到重度污染的阈值以下;距路侧10 m时则会进一步降到中度污染水平以下;小轿车噪声均值要比公交车低10 d B;驾驶员有冲坡习惯时坡底第二个测试断面的噪声值会显著增加,驾驶员在到达坡顶之前也会再次加速冲坡,导致坡顶的噪声值显著增加;在大型车数量相当的情况下,路段的坡度值越高,噪声值越大。     

山地城市长上坡路段小客车行驶速度的模式特征

与平原城市相比,山地城市道路具有弯道多、坡度陡、曲率变化大、交叉口间距长、路侧干扰少等特点,车辆的运行状态存在特殊性。关于小客车在上坡路段的速度变化特征此前一直存在不同推测。为明确山地城市长上坡路段小客车的行驶速度特性,在重庆市主城区内选择多条具有代表性的上坡路段为对象,采集多个测试断面的行驶速度,得到了小客车在夜间和日间的速度变化趋势和影响因素,以及大型车与小客车之间的速度差异、以及路段环境和昼夜因素对速度的影响。结果表明:1小客车在山地城市上坡路段的速度变化趋势呈典型的多样性特征,比如持续递减、维持不变、持续升高、以及不同类型的波动,共确定了6种变化模式;2面包车在上坡路段的速度均值最低、三厢/两厢轿车居中,SUV速度最高,SUV与面包车的平均速度相差约5 km/h;3在日间,道路坡度对小客车速度无明显影响,受路侧、交通量和信号灯影响更大;夜间小客车在上坡路段的行驶速度会出现衰减;4在直坡路段,小客车的夜间行驶速度高于日间,并且速度在各观测断面的分布比较离散;而对于弯坡组合路段,速度在各断面的分布比较集中,且速度幅值低于日间。     

V形坡度对地铁隧道火灾临界风速的影响

由于穿越隧道、燃气管线和地质条件的工程需要,部分地铁隧道是V形坡度隧道。V形坡度隧道的烟囱效应会增加地铁隧道火灾烟气控制的复杂性和困难。该文采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究V形隧道夹角和高差对地铁隧道火灾临界风速和烟气返流长度的影响。研究结果表明,坡度隧道的隧道夹角对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角增大而变小,隧道火灾临界风速随着下坡隧道夹角增大而变大;V形坡度隧道自然通风竞争效应会对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道高差的增大而变小,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角的增大而变小。该文的研究结果可以为V形坡度隧道通风防排烟系统设计过程中的火灾临界风速取值提供理论参考和依据。     

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.     

国内典型大城市快速路交通流实测

通过拍摄中国几个典型大城市不同快速路段的交通流录像并进行＂车速-车头间距＂数据采集,建立了一个包含210920组交通流实测数据的大样本数据库,根据实测数据得到的平均车速随着车头间距的增大而增大,符合交通流的基本特征;从超车道到交换道,一般平均速度依次下降,但在出口匝道影响下会出现＂密度倒置＂现象,实测数据转换得到＂流量-密度＂基本图,存在整个密度变化范围里都呈现非线性特征的类型,在小间距数据中,发现存在超过7%的＂高速跟驰＂车辆.     

路段上车辆的进入和离去对交通流的影响

运用差分法对连续交通流模型进行求解,对数值解取不同的初始值,分别求出不同初始值时,路段上无车辆的进入和离去、只有车辆的进入和只有车辆的离去3种情况下的密度、速度及流量,并作出相应的k-t,u—t,q-t图。得出了当密度较小时,车辆的进入和离去对交通流的影响不大;当密度接近最佳密度时,车辆的进入会大大降低路段上的车流量,...     

基于心生理反应的山区高速公路线形安全分析

山区高速公路受地理环境限制呈现地形高差大、线性组合多等特点,其复杂的线形使驾驶人的心生理发生变化,行车风险增大。为提高山区高速公路的行车安全性,选取16名驾驶员在典型山区高速公路纵坡路段、平曲线路段和弯坡路段进行驾驶试验,结合驾驶模拟技术和计算机仿真技术采集心率、速度等参数,探究心率增长率与坡度、平曲线半径、线形组合指标、速度差和交通量之间的关系。结果显示：纵坡路段坡度＞3%时,在下坡速度差大于17.6 km·h-1、上坡速度差大于18.5 km·h-1条件下驾驶员心率增长率均超过舒适阈值,处于紧张状态;平曲线路段平曲线半径>0.65 km时,心率增长率处于舒适阈值范围内,平曲线半径<0.65 km时,心率增长率处于紧张阈值范围内;弯坡路段上坡方向线性组合指标大于6、速度差大于14.8 km·h-1,下坡方向线性组合指标大于4.7、速度差大于16 km·h-1时,驾驶员均处于紧张状态。建立道路线形安全评价模型,并通过实测数据对模型进行验证,为山区高速公路的交通安全建设与管理提供了理论依据。     

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.