信号交叉口人机混驾交通流速度控制策略建模

为分析人机混驾交通流下网联自动驾驶车辆（connected and autonomous vehicles,CAV）速度控制策略对交通流运行特征的影响,构建了考虑驾驶员对行车信息获取不确定性的人工驾驶车辆交叉口通行决策模型。提出考虑前车速度影响的自动驾驶速度控制策略,构建信号交叉口连续型元胞自动机更新规则,通过引入不同CAV渗透率、道路饱和度、控制区长度参数,研究CAV速度控制策略对信号交叉口交通流运行特征的影响。结果表明：CAV能显著提高交叉口通行能力,且车流通过交叉口区域的延误显著降低;同时速度控制策略的实施效果还受控制区长度的影响,呈现出随着控制区长度的增加,车均延误逐渐降低并趋于稳定。     

多态交通条件下交叉口定时控制延误模型

延误是评价交叉口服务水平的基本指标, 延误模型对交叉口信号控制方案的选择意义重大. 在多态交通条件下, 采用现有模型分析信号控制下交叉口延误程度存在较大误差. 为适应交叉口交通流的多态性, 基于混合Gamma分布稠密性, 准确拟合交叉口到达车头时距数据. 运用拟合概率函数, 统计交叉口进口到达交通量概率. 将交叉口按照到达交通量大小分为欠饱和、过饱和两种状态, 根据统计概率提出交叉口信号定时控制延误模型. 实例分析表明, 基于混合Gamma分布的延误与实际结果更为吻合.     

“中国式过马路”行为随机尖点突变模型

"中国式过马路"行为严重影响道路车辆畅通,并危及行人安全;已有模型较少考虑随机扰动对过街行为的影响。以动态演化博弈视角解析行人过街行为,并引入白噪声效用随机干扰,运用随机尖点突变理论探讨"中国式过马路"博弈过程中随机扰动对过街行为的影响,从理论层面论述了行人过街行为中"突变"现象的产生和发展机理。在此基础上计算过街行为"突变"发生的临界集,探讨惩治措施、红灯等待时间及提前闯灯效用等参数的连续变化对博弈演化轨迹的影响。最后,通过数值分析刻画过街群体行为对监管政策的敏感性,为"中国式过马路"行为的预测和治理提供了新的理论视角。     

基于城市清洁车作业行为的移动瓶颈建模与仿真

基于我国城市交通中清洁车作业行为特征,运用交通元胞自动机方法和理论,建立模型,进行数值模拟,收集数据,绘制道路各车道流量图,时空图,车辆平均速度,车辆平均延误,车流平均密度和道路通行效率曲线,分析清扫车和洒水车两类清洁车作业行为对道路交通流的影响及演化规律.研究结果表明:两类清洁车作业行为都会诱发明显的移动瓶颈,对城市道路交通流产生显著干扰,在上游形成较宽的车辆拥挤带,并向上游迅速传递,且洒水车作业行为对道路交通流干扰更为明显,得出当进车率较小时,两类清洁车作业行为即会导致道路通行效率下降,当进车率进一步增大时,道路通行效率降幅最高超过50%.     

防止短连线交叉口溢流的单点信号配时优化

从我国城市交叉口的交通特征出发,在考虑排队长度和行人过街约束条件下构造了多目标规划函数：优化目标是使车辆平均延误和各相位关键车道组饱和度方差最小,约束条件是排队长度不超过车道预设长度,并且行人过街相位足够长. 对于多目标规划,采用功效系数法建立目标评价函数. 通过天河北与天寿路交叉口实例应用遗传算法求解验证模型,结论表明：该模型能够有效地防止短连线交叉口溢流现象的发生.     

城乡结合部道路交叉口多目标信号配时优化模型

随着我国城镇化进程的加快,城乡结合部道路交通问题日益显著。为提高城乡结合部道路交叉口的交通运行效率、环境效益和交通安全,提出信号配时多目标优化方法,综合考虑延误、通行能力、停车次数、车辆尾气排放等因素构建模型,运用遗传算法进行求解。以某典型交叉口为例进行分析,给出改进设计方案并进行交通仿真评价。研究结果表明,通过多目标信号配时优化可以缓解城乡结合部道路交叉口交通拥堵和污染物排放的问题,具有较好的交通信号控制效果。     

饱和状态下信号交叉口延误的模拟分析法

以宏观交通流的运行特性 :流量、速度、密度之间的关系为基础 ,采用微宏观模拟相结合的方式对信号交叉口处的车辆延误 ,尤其是饱和状态下的延误情况进行了深入细致的模拟研究 ,使运行分析的结果更符合交通流的实际运行状况.     

基于Petri网的城市交通控制混合系统模型

城市道路交通信号控制是典型的混合动态系统,既包含连续状态变量又包含离散状态变量.本文归纳研究了信号控制交叉口群的主要构成元素：交通信号控制、交叉口与道路路段,其中交通信号控制与交叉口两个元素属于离散事件动态系统（DEDS）,而道路路段交通流属于连续时间动态系统（CVDS）.然后,应用混合系统建模理论,分别构筑了交通信号控制的petri网模型、交叉口的petri网模型、道路路段交通流的连续系统模型,以及交叉口petri网模型与路段交通流模型之间的接口.该模型具有既能够进行交通控制信号优化与交通阻塞机理解析应用,又便于计算机软件实现的优点.     

基于信号配时优化的路网运行效益仿真评价

结合Synchro和Q-paramics实现了区域路网的多介信号控制交叉口配时协调优化及运行效益评价.选择长春市典型交通拥堵区域作为研究对象,分析现有的信号配时存在的问题;采用Synhro信号配时优化软件建立仿真路网,并对区域内主要信号交叉口的配时情况进行协调优化;选择描述交叉口机动车运行状态变化的控制延误、停车次数、95％排队长度三个参数评价了15个信号交叉口入口配时优化后的交通运行状态变化,并结合Q-paramics交通仿真软件对比信号配时优化前后的区域总体交通运行情况;结果表明信号配时优化可以改善主要交叉口入口的运行状况,并提高区域路网机动车14％以上的运行速度,并可以降低25％以上的延误时间.研究证明在协调区域交叉口信号配时状况的基础上对其整体优化,可以在不改变现有交通基础设施的基础上提高区域交通流的运行效率.     

倒计时信号交叉口处的驾驶员行为决策

从驾驶员心理角度出发, 分析驾驶员在交叉口处的决策过程.综合驾驶员行为的影响因素, 在对交叉口数据采集和分析的基础上,运用Logistic模型建立了倒计时信号交叉口行为决策模型,并与无倒计时信号交叉口处驾驶员的行为决策进行了比较,最后对影响决策的因素进行了敏感性分析.分析结果表明：倒计时信号显示时间对驾驶员的行为决策存在着显著影响.为城市交通管理者改进倒计时显示屏的设计设置以及在交叉口处采取相应的措施,改善交叉口安全性提供了参考.     

基于神经网络实现的交叉口多相位模糊逻辑控制

针对城市交叉口交通流的分布特点,给出了一种自适应交叉口多相位控制算法,考虑相邻车道上的车辆排队长度,利用多层BP神经网络实现了道路交叉口多相位模糊控制.仿真结果表明,文章所设计的模糊神经网络控制器能有效地减少单交叉口平均车辆延误,具有较强的学习和泛化能力,为实现交通系统智能控制提供了一条新途径.     

基于出租车停靠行为的城市道路交通流模型及仿真

针对城市交通运输中出租车随意停靠和定点停靠行为特征,运用元胞自动机方法和理论,构建交通流模型,进行数值模拟,并给出道路各车道流量图、时空图和通行效率曲线,分析两种出租车停靠行为对道路交通流影响及演化规律。研究表明:两种停靠行为都会诱发明显交通瓶颈,对城市道路交通流产生显著干扰,形成拥堵,且向上游迅速传递,并得出,当进车率pin较小时,出租车随意停靠行为导致道路尤其是R车道流量和通行效率明显下降;当pin进一步增大时,出租车定点停靠行为对道路流量和通行效率影响更大,即道路中车辆较多时,定点停靠行为会使道路流量和通行效率下降更快,容易产生持续时间较长、对上游路段影响范围更广的拥堵带。研究结果可为规范出租车停靠行为、优化停靠机制,缓解交通拥堵提供决策依据。     

城市交通仿真中的延误计算模型对比分析

论述了三种城市交通仿真(HCM2000、CORSIM软件、VISSIM软件)中的延误计算模型,在不同的交通流状态下,应用此三种延误计算模型进行了单点固定控制交叉口控制周期延误的仿真计算,并采用典型的美国城市交叉口实例进行了对比分析,得出以下结论:在交叉口接近饱和状态的情况下,HCM2000的延误计算模型得到的周期延误最小,在过饱和的情况下,HCM2000计算得到的周期延误最大.     

分层控制算法在过饱和交通干线控制中的应用

提出一种启发式分层控制算法框架来解决过饱和城市交通干线的控制问题.整个控制器由控制层和协调层组成,在控制层,引入主线延误和次线延误的概念,将控制问题描述为一个冲突的多目标控制问题,提出一种新的基于IPNSGA-Ⅱ遗传算法的多目标相容控制策略来产生相邻交叉口的信号配时方案;在协调层,首先确定需要进行协调的交叉口群,然后以主线延误和次线延误为目标,采用IPNSGA-Ⅱ遗传算法进行优化,实现交叉口之间的协调.提出的相容控制策略具有鲁棒性、实时性、动态性的特点,能够实现干线交叉口的实时控制.将该分层算法应用于一个七个交叉口组成的城市交通干线的交通流仿真系统进行测试,仿真结果表明,本文方法比单点控制策略能够更有效的缓解网络中的过饱和状态,减小延误.     

一种混合交通流微观模型仿真实现

充分考虑中国城域混合交通流的特点,利用马尔可夫过程理论对个体运动轨迹、行进方向及行为冲突进行建模,建立了由汽车、自行车和行人构成的混合交通流微观模型.在此基础上,进一步对个体交通行为进行描述和算法设计,并对西安市古城墙内区域各主干道混合交通流的交通行为进行了模拟验证.仿真表明,该模型具有结构简单、层次清晰和可扩展性强等优点.     

突发交通事故下城市道路交通网络的延误扩散临界研究

延误扩散临界研究,可以为预防因突发交通事故造成的城市道路交通网络大面积延误提供基础理论指导。应用平均场理论建立了道路交通网络中的延误扩散SIS模型,通过该模型在系统稳态时延误路段的稳态密度,得出了延误扩散临界值的解析表达式;并设计了仿真系统,在生成的与道路交通网络拓扑结构具有相同统计特征的虚拟网络上对延误扩散临界值进行了仿真检验,仿真结果与解析结果具有较高的吻合度。研究表明:城市道路交通中延误扩散的临界值与道路交通网络中交通量、网络的平均度、交通流单位时间内流经路段的平均数、网络中交通流总量和重新选路概率成反比;与网络路段数成正比。     

多态交通条件下无信号交叉口通行能力模型

为适应交叉口交通流的多态性, 基于混合Erlang分布稠密性, 采用期望最大化算法准确拟合交叉口主路交通流到达车头时距数据. 以次路让行主路交叉口为研究对象, 统计交叉口次路穿越主路的可接受间隙概率, 提出基于混合Erlang分布的无信号交叉口通行能力模型. 以实际交叉口调查车头时距为例, 采用负指数分布、Erlang分布和混合Erlang分布分别拟合车头时距, 并采用不同分布条件下无信号交叉口通行能力模型计算次路的通行能力, 结果表明不仅混合Erlang分布更好拟合分布数据, 所提出的无信号交叉口通行能力模型分析结果也更为准确.     

基于互补问题的混合交通信号配时优化模型

根据最优化原理与非线性互补理论,针对混合交通下单点交叉口信号优化配时问题,以延误时间、停车次数和通行能力作为性能指标,研究了城市交通控制的优化模型,提出了与之等价的基于绿灯时间的非线性互补问题,并给出了信号优化配时的牛顿算法.算例表明此方法可行有效,在道路等级相差悬殊及交通量相当的情况下,较蚂蚁算法,总延误有很大的减少;在各进口道饱和度较小的情况下,较仿真结果,性能指标有明显提高.为混合交通下单点交叉口信号优化配时研究提出一种新思路和新方法.     

考虑黄灯驾驶行为的城市交叉口微观仿真

根据新交规施行后驾驶人黄灯驾驶行为的变化,建立同时考虑交规、交通灯信号和前车影响的车辆跟驰模型,利用Multi-agent技术构建城市交叉口微观仿真模型并在其中嵌入CFTL模型,通过仿真对比分析新老交规及不同黄灯间隔下交叉口通行能力、车辆平均时速、延误时间、车辆违反交通灯和交叉口交通事故次数的变化.结果表明:CFTL模型较好地刻画了车辆遇交通灯的跟驰行为,突出了黄灯对驾驶行为的影响;无论新老交规下,闯红灯车辆随黄灯间隔增加而显著下降;与老交规相比,新交规在保持交叉口通行能力的同时明显抑制了闯红灯车辆数;停止线以外追尾事故次数在新老交规下差异不明显,并且追尾事故次数随流量增大呈U型变化.     

线控系统协调优化模型及其改进粒子群算法研究

为合理控制线控系统,控制参数应协调设置.本文基于分层递阶技术优化设计控制参数.首先将元胞传播模型(CTM)进行改进,考虑出口道车队离散延误,建立干线路段及交叉口分流、合流交通流模型,使CTM适于网络交通流分析.然后,针对线控系统现状研究忽视共用周期优化的问题,基于控制参数间的相依关系,考虑上、下行相位差关系,建立两级递阶控制模型;协调级根据主次干道车流状况,以系统总延误最小为目标同时优化共用周期和双向相位差;控制级优化绿信比使所控交叉口延误最小.同时,采用分段变化的惯性因子选择机制改进粒子群优化算法.最后,将协调优化模型及其粒子群算法应用于某仿真线控系统,比较研究发现协调控制效果良好.