考虑多因素的高速公路养护区交通组织

为了提高双向八车道高速公路在养护期间通行能力及安全性,结合实际工程,采用VISSIM软件建立宁沪(南京—上海)高速公路养护施工作业区交通仿真模型,对宁沪高速全线不同断面交通量、封闭车道数、限速、工作区长度4个主要影响交通组织的因素进行综合分析,计算不同变量组合条件下共72种工况的交通延误及交通冲突数指标,并建立特定交通量条件下,交通延误、交通冲突数与封闭车道数、限速、工作区长度的预测模型。研究结果表明:交通量、封闭车道数、工作区长度对交通延误有显著性影响,封闭1车道时,交通量为1 100 veh/(车道·h)是显著分界点,小于该值时,每个区间增长率为20%～30%,大于该值时,增长率达到100%;封闭2车道时,650 veh/(车道·h)的交通量是分界点。交通量和封闭车道数对交通冲突数有显著影响,其规律与交通延误类似,但影响幅度更大。宁沪高速交通量小于500 veh/(车道·h)的断面,推荐封闭2车道、限速80 km/h、工作区长度4 km的交通组织;交通量为500～800 veh/(车道·h)的断面,封闭1车道,其他措施不变;交通量为800～1 100 veh/(车道·h)的断面,推荐封闭1车道、限速60 km/h、工作区长度2 km的交通组织;交通量大于1 100 veh/(车道·h)的断面,不建议进行全天候封闭施工,可根据小时交通量系数进行合理的交通组织。考虑宁沪高速不同断面的平纵线形、路面平整度等因素的仿真分析结果更符合现场实际状况。     

智慧高速公路收费站潮汐车道的开放数量研究

为解决智慧高速公路收费广场交通分布不均衡、拥堵的问题，在空间资源一定的前提下，提出开放潮汐车道的措施，探讨最佳开放数量。首先，以京雄智慧高速雄安北主线收费站为研究对象，分析车道的潮汐交通流特性，论证设置潮汐车道的可行性；其次，选定潮汐系数分别为0.6,0.7,0.8,0.9,将交通量划分为A-F共6个等级，建立VISSIM收费站仿真模型；最后，以收费站工作日早高峰为例，分析各方案的交通量等仿真结果，确定不同交通流状态下潮汐车道的开放数量。结果表明，收费站出口为主要车流方向时，潮汐系数为0.7且交通量为C-F级，以及潮汐系数为0.9且交通量为B级时，宜开放1条潮汐车道；潮汐系数为0.8和0.9时，C-F级交通量下分别开放2条、3条潮汐车道；其他情况下不开放潮汐车道。依托具有通勤功能的京雄智慧高速公路雄安北主线收费站，研究潮汐车道的最佳开放数量，可为智慧高速公路出入口车道的调控提供参考，对提高高速公路通行能力和通行效率具有现实意义。     

宽幅高速公路沥青路面车道 结构响应差异化数值分析

为了研究宽幅高速公路渠化交通荷载对沥青路面车道结构响应的差异性,结合某改建高速公路的交通量,分别对行驶客车的轻载车道和行驶货车的重载车道的交通荷载进行累计轴次换算.通过沥青路面结构分析软件和数值模拟方法,对不同工况下的沥青路面车道结构响应进行计算和分析.结果表明:实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为重载车道的68.0%,但轻载车道与重载车道无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命近似相同;实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的82.5%,实际工况的重载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的121.3%.     

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.     

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。     

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明：双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5～10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。     

车道模型对高速公路交通噪声预测准确性分析

根据桓永高速公路、随岳高速公路和京津第二通道高速公路的交通量、车型及车速等监测数据,运用中间车道预测模型和车道累积模型,分别对三条高速公路进行了噪声预测,将噪声预测值与实测值进行了对比,并分析了差值的原因,得出车道累积预测模型在高速公路交通噪声的预测准确性上优于中间车道模型.     

基于路网效率的城市结点对外交通组织模式

为定量评价城市结点对外交通模式的合理性,考虑路网均衡状态下的出行成本、路网容量和服务水平等因素,提出了一种改进的路网效率测度指标.应用该指标构造测试路网,分析了不同交通量水平、不同对外交通需求结构下城市结点对外交通组织模式的适用性.研究表明:在城市内部路网富余通行能力不大的情况下,当干线公路交通量小于750 pcu/h时,干线公路可直接接入内部道路系统;当干线公路交通量在750~2 000 pcu/h且主要为出入境交通时,宜将对外交通引入城市结点快速干道系统,通过快速干道系统集中组织对外交通;当干线公路交通量大于2 000 pcu/h且存在较为集中的过境交通时,宜设置直接式过境通道分离过境交通.所提出的路网效率测度指标和研究结果对城市结点对外交通组织方案的决策具有指导意义.     

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。     

分车道限速相关问题研究

速度管理是道路交通管理的重点工作之一,其目标是保障交通安全,改善交通环境,提高道路运输效率。速度管理包括法律法规、执法和工程措施等方面复杂内容。我国相关工作开展较为浅显,设置方法及管理手段简单,速度管理工作还存在一些不科学,不合理的问题。分车道限速作为速度管理中的一种,在很多城市快速路及高速公路上已得到运用。首先介绍车道变换行为对速度及安全的影响,分车道限速的一些优缺点,再根据分车道限速的影响因素,在车速限制标准的基础上,进行限速方案优化,给出一套分车道限速的合理流程及限速值的确定办法。     

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.     

基于特征点提取的弯道识别算法研究

针对高速公路弯道处事故率高的特点,研究了一种基于特征点提取的高速公路弯道识别方法,以降低弯道处交通事故发生率。采用Hough变换求出车道线直线方程,根据高速公路的特点建立适当的道路模型,确定对应直线段上的最低点和最高点;分别比较直线段两侧白色像素点的个数判断出曲线道路的弯曲方向,从而进一步确定曲线段上的特征点,同时对车道线候选特征点进行滤波;分段拟合车道线的直线段和曲线段,实现车道线的二维重建。实验表明,能识别不同形状的车道线,具有很高的实时性和准确性,且在不同道路干扰下对连续型分道线和虚线型分道线的检测都有良好的识别效果。     

高速公路分车道荷载差异及其响应特性

为研究我国高速公路各车型分车道行驶的交通规则对分车道荷载及其响应的影响,选取实测的单向两车道、三车道和四车道的动态称重(WIM)数据,首先统计了各车型对车道的选择概率;然后,对比了分车道交通流量及荷载分布的差异;最后从车重极值、荷载响应极值、荷载响应损伤累积三方面研究了分车道行驶对桥面结构局部设计、桥梁整体设计和桥梁疲劳设计的影响.研究表明,各车型对车道具有特定的选择概率,分车道在车型组成、交通流量及荷载分布上显著差别.不同车道数时,分车道的外推车重极值存在差别,桥面结构局部设计用车辆荷载模型应据此进行车道修正.分车道荷载响应极值的比值及等效应力幅的比值均不为1,说明分车道最不利荷载响应及疲劳损伤累积效应都不相同,桥梁的整体设计和疲劳设计应该考虑这些特性.     

通行规则对道路状况的影响分析

针对通行规则对不同道路状况的影响问题,使用非线性拟合、相关性分析、碰撞临界值法等方法,分别建立了等速超车模型、变速超车模型、变道临界距离模型等模型,计算得到了在右行通行规则下,不同的道路负荷。分析了不同的道路通行规则对驾驶员的反应时间、车道变道时间的影响,通过智能系统模拟计算得到车辆在发生碰撞临界条件下的最小行车距离。     

雾天高速公路交通事故的特征及与能见度的关系

 从全国雾天交通事故多发的10条高速公路路段中选取交通气象观测条件较好的4条路段作为研究对象，主要研究了雾天交通事故的特征，并通过雾天交通事故与能见度的关系分析，定量研究了交通事故在不同能见度区间的分布规律。与晴天交通事故相比，雾天交通事故后果更为严重，伤亡率明显增加。事故类型以撞固定物和刮擦为主。雾天事故中，肇事车辆为重型货车、中型货车和大型客车的比例比晴天增加。雾天事故的原因主要有在同车道行驶未按规定与前车保持安全距离、操作不当、低能见度下不按规定行驶。统计表明，雾天交通事故主要发生在秋冬季节的凌晨至早上时段，事故高峰期为早上7∶00左右，这与大雾日数的时间分布具有较高的一致性。70%~90%的雾天交通事故发生在能见度低于1 km的情况下，其中能见度低于100 m的区间内比例最高，为25%~50%。能见度低于1 km时，交通事故发生的概率密度随能见度增加而减小，尤其当能见度低于300 m时，交通事故发生的概率出现突发性增长，当能见度低于100 m，交通事故发生的概率密度增长到30%左右。根据交通事故在不同能见度区间的分布，将能见度对交通安全的影响划分为4个等级，实现了气象能见度到交通安全等级的转化，可为交管部门制定雾天交通事故防范对策，以及气象部门开展交通气象服务提供科学依据。     

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。     

微观交通仿真研究不同流量条件下的车道利用率

车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况，它影响交通流的稳定性，是道路通行能力和交通安全的重要影响因素．针对不同流量条件下车道利用率的不确定性和难以通过实验采获等特点，应用车辆跟驰、车道变换等微观交通流仿真模型在一体化仿真环境下进行模拟研究，得到双车道和三车道路段流量一换道次数以及流量—车道利用率关系的基本规律。     

基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置

针对高速公路收费站的收费车道资源分配不均问题,结合贝叶斯优化算法（bayesian optimization algorithm, BOA）和长短时记忆神经网络（long short term memory, LSTM）,提出了一种基于交通流预测的收费车道开闭配置方法。首先,对收费数据进行预处理,得到交通量、车型比例、收费方式占比和服务时间等基础数据,用于构建模型训练数据集。其次,提出了一种基于多元收费方式的M/G/K排队模型,实现收费站通行过程的理论描述和平均排队长度、平均逗留时间、通行能力等关键指标的计算。然后,针对超参数设置困难问题,引入贝叶斯优化算法构建了BOA-LSTM组合模型实现交通流预测。接着,以交通流预测结果为输入,以车道开启数目为输出,构建了一种以综合成本最小为目标的车道开闭配置模型。最后,以河北新元高速机场收费站为例展开实证分析,结果表明,BOA-LSTM组合模型能够取得良好的预测效果,其中交通量和车型比例的均方根误差分别为16.24和0.03,平均绝对百分比误差分别为13.32%和1.77%;相比于实际方案,工作日平均每天的综合成本降低了2.30%,休息日平均每天的综合成本降低了5.14%。