基于跟弛模型的多车型混合车流道路通行能力

针对多车型混合车流条件下道路通行能力问题,以跟弛理论为基础,通过对大、中、小3种车型的不同组合概率及不同跟弛序列下最小车头时距的研究,得到了多车型混合车流条件下跟弛平均车头时距通行能力模型。进一步通过对3种车型不同组合下的跟弛状态、平均车头间距及三参数之间的关系,建立了多车型混合车流条件下跟弛平均车头间距通行能力模型,探讨了多车型混合车流条件下车道宽度、自行车和交叉口因素对理论通行能力的影响及修正。最后通过实例计算分析了不同小型车比例下混合车流的通行能力变化趋势,得出车型比例是影响混合车流道路通行能力的重要因素。同时论证了两个模型对多车型混合车流道路通行能力的实用性和一致性。     

城市混合非机动车流的元胞自动机仿真模型

在我国中小城市中,非机动车流主要由电动自行车与电动三轮车构成,本文针对两种车辆的实际尺寸和驾驶特性的差异,在STNS(Symmetric Two-lane NaSch)模型的基础上,考虑前车速度效应,建立多车道混合非机动车元胞自动机模型。通过计算机仿真,得到在不同电动三轮车比例、慢化概率下、换道概率下的基本图。结果发现,随着电动三轮车比例的增大,出现了偏析的现象,且非机动车流通行能力降低;随着慢化概率的增加,电动三轮车的减速行为更容易引起堵塞;换道概率对非机动车混合交通流影响较小,随着道路占有率的增加,电动自行车换道成功率曲线快速下降到0,而电动三轮车换道成功率曲线则呈现先增加后减少的趋势。     

非机动车道混合流通行能力计算及特性分析

针对非机动车交错行驶、蛇形运动特点,为更加合理计算非机动车道混合流通行能力,提出了一种基于时空消耗的非机动车道混合流通行能力计算方法。通过武汉市7条非机动车道的饱和时段交通流观测数据,采用本文方法计算了该7条非机动车道的混合流通行能力;利用数据拟合与方差分析得到了不同隔离方式及宽度下非机动车车速及电动自行车比例对单一非机动车平均时空消耗的影响,进而分析了非机动车道的混合流通行能力特性。实例研究结果表明：非机动车道混合流通行能力随非机动车速度的增加呈现先增加后减少的趋势;同一电动自行车比例下,不同隔离方式和非机动车道宽度对通行能力具有显著性差异;同一非机动车道宽度下,绿化带隔离会比隔离栏隔离具有更高的通行能力;同一隔离方式下,非机动车道的宽度越大,单位宽度的通行能力值越小。同一非机动车道路段,电动自行车比例越大,非机动车道的通行能力越大;纯电动自行车比纯人力自行车的单一非机动车平均时空消耗约降低了2.15m2^.s/辆,电动自行车的运行效率高于人力自行车,对通行能力具有提升作用。基于时空消耗的混合非机动车道通行能力计算分析,能克服忽略非机动车行驶特性及多因素简化对非机动车道混合流通行能力计算的弊端,计算原理清晰,便于路上试验开展。     

无信号交叉口直行电动自行车合流区避让模型研究

无信号交叉口电动自行车合流区违规行为是交叉口电动自行车交通事故的关键成因之一。为减少无信号交叉口电动自行车交通事故,构建了基于元胞自动机的无信号交叉口电动自行车合流区避让模型,并借助MATLAB软件,采用固定变量法仿真研究合流区车辆避让比例对直行电动自行车交通流的影响。仿真结果表明:当直行电动自行车车流的平均密度小于0.23辆/m~2时,其速度变化平缓,此时如果左转电动自行车比例增多,则其速度降低明显;当直行电动自行车车流平均密度大于0.23辆/m~2时,直行电动自行车间可利用间隙和自由行驶的空间越来越小,导致其跟随、加减速等情况越来越多,运行速度逐渐减小。     

同时考虑结伴行为和逆行行为的自行车流元胞自动机模型

结伴行为和逆行行为是两种常见的骑行方式,容易引起自行车流的局部自组织现象和通行效率下降。为研究结伴行为(包括左右结伴和前后结伴)和逆行行为共存对自行车流运动机理和交通特性的影响,建立同时考虑结伴和逆行行为的自行车流元胞自动机模型。通过仿真实验,分别分析左右结伴和前后结伴与逆行共存对自行车流的影响。研究表明:左右结伴和逆行共存会显著降低自行车流的通行能力、增加旅行时间和降低平均速度;前后结伴和逆行共存仅在高车流密度条件下减少平均速度,且引起自行车流轻微振荡;上述负面影响同结伴尺寸、结伴比例、逆行比例和自行车平均到达率等因素有关。这些研究结果有助于更好地管理自行车流,特别是逆行行为管理。     

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。     

提高交叉口通行能力的特殊宽度车道设计方法

为了提高交叉口空间资源的利用效率,基于车道组合使用的思想,提出了一种由两条窄车道构成的特殊宽度进口车道设计方法.基于小型车在两条窄车道上并列行驶的概率分布,建立了通行能力计算模型,并运用VISSIM仿真对模型精度进行了检验.通过一系列算例,对比了特殊宽度车道与传统车道的交通运行效益.研究表明,特殊宽度车道可提高车道的通行能力,提升量与大车率和只允许在两条窄车道中某条车道内通行流向的交通量比例负相关,与在两条窄车道均允许通行流向的交通量比例正相关,最高可达75%,且一般当大车率在30%以下时,可达到提升车道通行能力10%的目标.     

双车道公路无信号交叉口通行能力

分析了现有的车头时距分布模型。基于对我国大量的双车道公路上运行车辆车头时距分布模式的调查,提出了改进的M3型车头时距分布模型,推导出双车道公路无信号交叉口处当主车道车流车头时距服从改进的M3型分布时次车道车流通行能力计算公式,得出了整个交叉口通行能力随主车道车流量的关系,从而可为交叉口的评价及应采取的管理措施提供依据。     

双车道公路无信号交叉口通行能力

分析了现有的车头时距分布模型 基于对我国大量的双车道公路上运行车辆车头时距分布模式的调查 ,提出了改进的M 3型车头时距分布模型 ,推导出双车道公路无信号交叉口处当主车道车流车头时距服从改进的M 3型分布时次车道车流通行能力计算公式 ,得出了整个交叉口通行能力随主车道车流量的关系 ,从而可为交叉口的评价及应采取的管理措施提供依据     

多车型车流穿越多车道主路的通行能力

以可接受间隙理论为基础,利用概率论的方法,由以由ｒ种代表车型组成的混合车流进行分析,建立无信号交叉口支路混合车流穿越主路ｍ条车道,每一车道交通流的车头时距服从不同强度的Ｍ３分布的通行能力模型,推广了无信号交叉口单一车型、单一车道理通行能力模型。     

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。     

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。     

高速公路爬坡车道设置的有效性

为了科学地分析高速公路爬坡车道设置有效性,为管理者提供建设的决策依据,在传统元胞自动机模型的基础上,通过引入纵坡坡度、车辆运行速度改进了NS跟车规则中的车辆加速与慢化概率规则,在换车道规则中,对相邻车道上后方紧邻车辆的速度采取车辆运行速度与安全换道间距的最小值,构建适用于爬坡路段的交通流元胞自动机模型;分析车道数、坡度、坡长、车速、大车混入率等因素对爬坡路段通行能力的影响,据此仿真了240种方案。研究结果表明:单向双车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为8%~16%,其中在大车混入率为30%时达到最大值;单向三车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为6%~15%,其中在大车混入率为20%时达到最大值。     

信号灯交叉口处综合待行区的建模与模拟

采用多车道元胞自动机模型研究综合待行区的孤立信号灯交叉口系统,分析待行区长度和信号灯周期对道路通行能力的影响.结果表明,综合待行区的合理设置在进口流量较大时能明显提高道路通行能力,减少交叉口停车时间,但同时也会增加停车次数.对于一定的信号周期,存在一个临界待行区长度.当待行区长度小于临界长度时,通行能力随待行区长度的增加而增大;但超过临界长度时,通行能力逐渐减小.     

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。     

双车道公路车头时距分布模型研究及应用

通过对我国城市间大量存在的二级、三级等双车道公路上运行车辆头时距的研究,提出了一种改进的Ｍ３车头时距分布模型;并了对于采用让路规则等理交通的无信号交叉口,当主车道车流车头时距服从各种不同的分布下时,次车道车流的理论通行能力。     

交叉口左转车流比例对路网运行效率的影响

推导并分析了不同类型信号交叉口的左转车流比例对通行能力的影响公式,采用仿真方法分析了左转车流比例对路网容量和平均行程车速的影响．研究结果指出,信号交叉口通行能力具有车道规模不经济效应,因此,在相同交通需求和道路设施供应量的前提下,适当增加路网密度可以提高路网运行效率．     

信号交叉口左弯待转区对左转车道通行能力的影响

左弯待转区的设置可提高信号交叉口左转车道的通行能力。以实际的左弯待转区左转车道车流调查数据及无左弯待转区左转车道的通行能力计算公式为基础,通过提取左弯待转区左转车道排队车辆从起步到驶离交叉口的加速度、速度及位移特征规律,建立了左弯待转区左转车道实际通行能力的计算方法,并进行了实例验证计算。研究结果表明:左转相位绿灯亮起后,静止时排队的车辆逐次起步,车辆加速度随时间呈起伏式线性变化;左弯待转区可较显著地提高左转车道的实际通行能力,所提高比例与左转相位配时及左弯待转区长度有关;所调查的信号交叉口左弯待转区的设置提高了左转车道通行能力10%~20%。     

考虑鸣笛效应的城市路段机非混合交通流模拟

针对具有机非分隔线的城市道路,自行车试图超越前方较慢车辆而越线占用机动车道的现象,采用多车道元胞自动机模型对考虑机动车鸣笛效应下的机非混合交通流进行建模与数值模拟,以衡量鸣笛对自行车越线行驶下的机动车及自行车交通特性的影响.通过仿真实验,发现在机动车中等密度条件下,鸣笛对自行车的越线行为有明显的抑制作用,进而在自行车中等密度范围内,能够提高机动车流量,增加路段输运量,而在自行车高密度条件下将降低自行车流量,进而降低路段输运量.而在机动车低密度及高密度范围内,鸣笛的作用不明显.研究发现,鸣笛效应的引入能够使机非混合交通流元胞自动机的模拟更为接近实际交通运行状况.     

路段多车型混合车流通行能力

利用概率论方法,通过对由多种车型构成的混合车流不同跟驰序列,不同组合概率的研究,得到了跟驰车头时距路段多车型混合车流通行能力模型.基于经典车头间距模型,通过对混合车流不同跟驰序列下最小车头间距的研究,得到了多车型混合车流的组合车头间距,进而得到了跟驰车头间距路段多车型混合车流通行能力模型.推广了由大、小2种车型构成的混合车流的通行能力模型.研究表明,路段多车型混合车流通行能力不仅与反应时间、车辆速度、车辆长度、制动性能等有关,还与混合车流的车辆组成状况及跟驰序列相关.最后实例分析了不同小型车混入率情况下路段通行能力的变化状况.