基于客货分离的十车道高速公路车道管理适用条件研究

针对十车道高速公路复杂的交通环境,考虑交通量及货车比例双重因素影响,采取全面试验设计方法,利用VISSIM交通仿真软件对4种车道管理方案开展仿真模拟研究,以平均车速、路段通行能力、冲突数为评价指标,采用主成分分析法构建车道管理方案评价方法,基于多组合交通条件下的车道管理方案评分提出十车道高速公路不同车道管理方案适用条件。结果表明：针对十车道高速公路,当交通量≤1 000 pcu/(h·车道数)时,宜在左侧一条车道禁行货车;当交通量>1 000 pcu/(h·车道数)且货车比例≤30%时,宜在左侧三条车道禁行货车;当交通量>1 000 pcu/(h·车道数)且货车比例>30%时,宜在左侧两条车道禁行货车。     

考虑车辆性能差异的高速路施工区层级限速措施

为提高高速公路施工区的通行能力,降低交通冲突率,本文结合不同车辆的动力特性、运行速度、加速度等参数,对鹅公岌隧道上盖工程施工期间的拟建施工疏散道路提出5种速度管理措施,利用Vissim软件进行仿真模拟和对比分析,并结合仿真数据对拟建施工疏散道路的设计和速度管理方案进行了评价和改进。改进方案中将原来的三车道并在一起,转弯半径由15m增大至100m,弯道限速值由20 km/h增大至40 km/h。结果表明：对施工区道路采取层级限速措施可有效降低车辆在施工路段的行程时间、延误、排队长度和冲突率;采用三级限速措施可使拟建疏散道路两个行驶方向的冲突率均降低0.6次.米^-1;改进方案中80%以上的车入口弯道之前将车速控制在40km/h左右。可见,针对不同车型采用不同的限速值可以缩短车辆在施工路段的行程时间,并有效减少车辆的平均延误。     

城市多路汇入交叉口交通组织优化方法

环道组织渠化对于化解多路交叉和畸形交叉的交通冲突具有一定的缓解作用,但面对日益剧增的交通量,该方法的停车延误也随之递增。如何提高多路交叉口的通行效率是大交通量背景下面临的核心问题。以重庆市垫江县黄沙六进口环岛交叉口为研究对象,通过对道路结构、交通量、交通OD等参数实地调查,以及环道数、车道宽度、车道数等设计参数的分析,提出了环岛+信号灯控制方法和类十字交叉交通控制方法两套改进方案。最后利用交叉口平均车辆延误及排队长度作为评价指标,对比分析了不同方案之间的优劣。VISSIM仿真结果表明:相比于环岛配合信号配置交通控制方法,优化后的类十字交叉口控制方法在高峰交通量时更具有优势,其车辆的平均延误时间相比减少9.3 s,通行能力提高了12%。由此可见,类十字交叉方案对于解决多路交叉交通延误问题为相关理论与实践探索提供了很好的借鉴作用。     

多路汇入交叉口交通组织优化方法

环道组织渠化对于化解多路交叉和畸形交叉的交通冲突具有一定的缓解作用,但面对日益剧增的交通量,该方法的停车延误也随之递增。如何提高多路交叉口的通行效率是大交通量背景下面临的核心问题。以重庆市垫江县黄沙六进口环岛交叉口为研究对象,通过对道路结构、交通量、交通OD等参数实地调查,以及环道数、车道宽度、车道数等设计参数的分析,提出了环岛+信号灯控制方法和类十字交叉交通控制方法两套改进方案。最后利用交叉口平均车辆延误及排队长度作为评价指标,对比分析了不同方案之间的优劣。VISSIM仿真结果表明:相比于环岛配合信号配置交通控制方法,优化后的类十字交叉口控制方法在高峰交通量时更具有优势,其车辆的平均延误时间相比减少9.3 s,通行能力提高了12%。由此可见,类十字交叉方案对于解决多路交叉交通延误问题为相关理论与实践探索提供了很好的借鉴作用。     

公路施工作业区层级限速方案实施效果评价

为了对公路施工作业区层级限速方案实施效果作出合理评价,分析了公路施工作业区层级限速方案种类,从交通效率和交通安全的角度选取速度偏差变化系数、等效最小安全距离、平均车辆总延误、平均最大排队长度,作为公路施工作业区层级限速方案实施效果评价指标,在30种交通组成条件下应用交通仿真软件VISSIM对6种层级限速方案进行仿真,得出了实施效果评价指标值,并利用加权加法平分法对4种指标值进行综合评价。研究结果表明:当公路施工作业区交通量不大于1 080pcu/h且小车比率越大时,一级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 080与1 440pcu/h之间且小车比率越大时,二级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 440与1 800pcu/h之间,且小车比率越小时,三级限速方案的效果最佳。     

交通事故下高速公路有效通行能力分析与估算

高速公路发生交通事故后,事故车辆占用车道,必然造成道路交通瓶颈,降低高速公路实际通行能力。为了定量地分析交通事故对高速公路通行能力造成的影响,建立VISSIM仿真的高速公路典型路段交通事故模型,并提出以折减系数法为基础的交通事故下高速公路有效通行能力计算模型。分析不同阻塞车道数、阻塞车道长度、大车比例和交通事故持续时间下,交通事故点断面流量随时间的变化规律。研究结果表明:高速公路通行能力随阻塞车道数的增加、阻塞车道长度的增长、大型车占有率的增大而减小。而当通行能力刚好满足交通量需求时,道路通行能力几乎不受交通持续时间影响;运用VISSIM仿真模型得到基本通行能力的高速公路有效通行能力折减参数,其中当阻塞车道长度为0.1 km时,折减系数为0.808。     

公路隧道防火安全等级的划分

根据目前中国公路隧道建设的实际状况和技术水平,建立了公路隧道防火安全等级体系。提出了影响公路隧道防火安全等级的5个因素和4种关系,认为公路隧道防火安全等级的划分必须同时考虑隧道长度和交通量。选取隧道的特征长度分别为0.5、1.0、3.0、5.0、10.0 km,隧道的断面交通量按照高速公路的最低要求取10 000 veh/d,将公路隧道防火安全等级从高到低划分为5个等级,并给出了与之相对应的防火设施配置和运输危险物品时的交通控制表。     

高速公路大型车混入率与交通流稳定性关系

在分析高速公路上大型车移动瓶颈影响效应及其对交通流稳定性影响的基础上,选取跟车距离标准差、速度标准差、车辆变道率和平均延误作为交通流稳定性评价指标,以大型车混入率为研究对象,对基本参数、车辆参数和可变参数进行设计,对不同的交通量、单向车道数、纵坡坡度条件下的交通流运行状态进行仿真。研究结果表明:在交通量小于1 500pcu/h、车道数大于2、大型车比例小于60%、路段或路段坡度小于4%时未形成移动瓶颈,交通流稳定性高;随着大型车混入率增加(大于60%)、交通量大于1 500pcu/h、车道数为2、纵坡坡度大于4%的路段易形成移动瓶颈,车流的跟车距离趋向于大型车的跟车距离,速度离散性增大,稳定性降低;大型车混入率大于80%、交通量接近道路通行能力、车道数为2、坡度大于5%的路段,移动瓶颈效应会相互影响,严重时造成交通阻塞,交通流状态很不稳定。据此,将交通流稳定性划分4个等级。     

高速公路改扩建交通组织仿真

为保证高速公路改扩建期间的通行能力,进行了交通组织方案研究。基于仿真模型的建模流程,分析了交通组织的影响因素,剔除了对结果影响微弱的因素,并对仿真模型中的道路条件和交通条件提出了基本假定。以东港（东营—海港）高速公路改扩建工程为例,建立了单向封闭的交通组织仿真模型,通过对比车速的仿真值和实测值,进行了模型有效性验证。仿真结果表明：相邻2个施工路段之间的最小间隔应大于6km;上游渐变段长度推荐最少为30m,缓冲段长度推荐为300～500m;下游渐变段长度推荐最少为30m,缓冲段长度为100～200m;考虑到施工现状和交通设施的利用状况,中央分隔带开口长度建议取80～100m;随着限速标志与上游合流点的距离增加,行程车速先增加,后逐渐降低,限速标志设置位置推荐为作业区前800m。     

高速公路可变限速优化控制模型

针对METANET基本模型在预测交通拥堵路段时误差较大的缺陷,对车速和流量模型进行修正.提出高速公路可变限速修正模型并确定了可变限速阈值和变化频率;应用仿真对模型进行校准、验证和应用效果分析.仿真结果显示,修正模型的应用可降低交通总运行时间28.6%~33.2%,提高通过总车公里数1.8%~3.0%,提高通过总交通量2.00%~3.27%,证明了修正模型的适应性和有效性.可变限速变化阈值取10 km·h-1及变化频率取5 min时的组合效果最佳,可降低交通事故率50%.     

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。     

港区道路出入口交通组织形式和分离距离

针对大型车为主的道路交通状况,对港区货车和集装箱卡车等大型车的交通特性进行了调查研究,并在此基础上对港区常见的出入口交通组织形式进行了理论分析和仿真评价.研究表明,当主路单车道流量大于400veh·h-1或支路左转车流大于250veh·h-1时,冲突车流间干扰大大增加,此时建议采用C型信号控制形式的出入口.提出了出入口分离距离的理论计算公式,并对分离距离的安全和效率进行了仿真验证.     

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.     

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.     

双车道公路养护作业区的长度优化方法

一、引言 为了尽可能地减少公路维修和养护对交通流的影响,养护工作一般都是在开放交通的情况下进行的。由于要封闭部分车道,这必然会对公路上的正常交通流产生干扰,导致拥挤和延误的产生。在交通量比较大的情况下,由于设置养护作业区而导致的车辆的延误费用往往将大大超过养护作业本身的费用,所以,在设置占用车道的养护作业区时,不单单要考虑养护作业本身的费用,还要综合考虑道路使用者的费用,从而合理地布置养护作业区。     

基于VISSIM的城市道路交叉口掉头模式评价

为评价城市道路交叉口不同掉头模式的安全性及通行效率,应用微观交通仿真手段,基于VISSIM仿真模型和交通安全替代评价模型(SSAM),对车辆的掉头行为进行仿真。采用平均排队长度、车均延误时间、车均停车次数、交通冲突类型和数量等指标,对城市道路三种典型掉头模式进行安全性及通行效率评价。结果表明:在任意行驶速度下,停止线前掉头模式产生的交通冲突量最少,交叉口内部掉头模式下车辆的排队长度和延误时间最小;综合评价可以看出,在车辆行驶速度低于50 km/h的情况下,采用交叉口掉头模式既可以明显减少交通冲突的产生数量,也对交叉口车辆通行效率影响较少,是三种掉头模式中的最优方案,行驶速度高于50 km/h的情况下,停止线前掉头模式最优。综上,通过对不同的掉头模式进行比选分析,建议通过参考车辆行驶速度选择较为优化的掉头模式作为该交叉路口的掉头模式。     

基于驾驶模拟试验的施工围挡过渡段长度设置

为探究改扩建施工围挡时行车道路断面变化过渡段长度对驾驶人驾驶行为的影响,通过驾驶模拟平台,设计了2种不同行驶状态(指定车道和自由变换车道)下4种过渡段长度(110、100、90、80 m)组合形成的8种模拟场景,招募了40名驾驶人,获取了细粒度驾驶行为数据、眼动数据和心理数据;选取眼动频率、平均瞳孔直径、方向盘反转率、心率变异率等7项指标构建评价指标体系,构建基于熵权法的模糊综合评估模型。结果表明：(1)在相同的过渡环境和限速条件下,指定车道行驶条件下行驶稳定性较好;(2)无论在指定车道还是自由变换车道条件下,过渡段长度在80 m长时得分最高,110 m长时得分最低;(3)道路断面变换在2 m以内,施工围挡过渡段长度选取较小值即可实现平稳驾驶。采用驾驶模拟试验获取数据为驾驶行为分析提供了一种经济、安全可靠的方法。     

基于元胞自动机的双车道环岛交通流特性研究

针对以元胞自动机模型模拟单车道环岛交通行为推断多车道环岛交通流特性的局限性,通过分析双车道环岛上车辆在自由流下的期望行驶路线、在非自由流下的期望换道临界位置和极限位置,描述双车道环岛上车辆的换道决策,建立双车道环岛的元胞自动机模型。数值模拟分析结果表明:环岛总延误时间与环岛限速、车辆驾驶员熟练程度以及车辆左转概率有关,同时也受环岛周长的影响;在其他因素不变的情况下,若环岛周长越小、车辆限速越大、车辆左转概率越小以及驾驶员熟练程度越高,则环岛总延误时间越小。     

城市地下道路车速特征及运行车速模型

采用实车测速实验,在上海市8条城市地下道路中进行车速数据的采集,并选取156个典型线形路段,研究地下道路中车速的分布特征及运行车速.通过多元逐步线性回归建立城市地下道路运行车速预测模型,模型自变量包括车道宽度、纵坡、车道数、限速、分合流、洞口等.结果表明,预测模型的拟合效果良好,通过预测值和实测值的比较验证了模型的有效性.同时发现限速对城市地下道路中运行车速的影响很小.运行车速预测模型适用于设计车速在40~80km·h-1,双向4~8车道的城市地下道路中.     

基于GA-tBP模型的城市道路交通量预测

针对城市道路交通量时间差异性强的问题,提出了一种使用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化BP(back propagation)神经网络并考虑时间特性的模型(GA-tBP)预测道路交通量。从月、周、日3个维度统计分析了历史交通量数据存在的差异,得出影响城市道路交通量的时间因素。以江西省南昌市赣江中大道交通量为例,对未来24 h内每5 min交通量进行预测,对比分析了不同模型在预测精度和学习能力等方面的表现。研究结果表明,同不考虑时间特性的模型及其他传统预测模型相比较,GA-tBP模型的预测效果最好,其均方误差(mean squared error, MSE)及平均绝对误差(mean absolute error, MAE)分别为14.87 veh/5 min和2.44 veh/5 min,故该模型具有可行性和有效性。