考虑车速分布区间限制的车队密度离散模型

假设车速为在最小速度和自由流速度之间的截断正态分布,从交通流密度的角度分析了上游交叉口的排队车辆在绿灯放行后在下游道路行驶过程中的离散特性。构造了车队在时空坐标上的交通流密度函数的分段计算公式。给出了整个车队通过和未通过下游断面的车辆数计算公式,以及上下游断面的流量分布模式,得出了车队密度离散模型。基于此,本文推导了车队头尾部离散模型,以方便在信号灯协调控制中应用。最后,以相邻交叉口信号协调控制为例,验证了模型的有效性。     

城市元胞路网下自组织控制规则参数的整定

为解决城市信号自组织控制中,由相邻路口间各自最优通行效率冲突造成的路口群整体通行效率难以继续提升的问题,提出一种城市元胞路网下自组织控制规则参数的整定方法. 首先,利用城市路网元胞传输（CTM）模型模拟路网交通流动态状态信息;然后,基于元胞路网实时信息,以选定局域路网中各路口元胞的自组织控制规则参数为设计空间;最后,建立各路口相互协调下通行量最大化的目标函数,完成各路口自组织控制规则参数的整定. 仿真结果表明:在基于城市元胞路网实时信息条件的整定方法下,不仅解决了自组织控制中相邻路口间互相制约通行效率的问题,并且有效提高了自组织单元中所有路口的通行效率. 该方法为面向复杂城市路网的实时城市交通信号自组织控制系统提供可借鉴的智能化方法与工程化理论.     

车联网环境下干线交通信号协调控制方法

针对目前车联网环境下仅进行车速诱导的干线协调信号控制方法存在的绿灯利用效率不高问题,借助车辆与基础设施间的双向信息交互功能,考虑车速诱导与信号控制方案双向优化,以形成饱和车队为目标,提出一种新的干线交通信号协调控制策略.在此基础上,定义每个周期每个交叉口处待处理车辆的到达时间范围;并对车辆延误和停车次数进行加权,形成一个综合性能评价指标(PI),以加权评价指标最优为目标,建立信号控制参数优化模型,并给出求解算法.案例分析表明:与仅进行车速诱导的干线协调信号控制方法相比,所提出的方法能使交叉口车均PI降低11.2%,验证了模型的有效性和可行性.从速度诱导区间、平均行程车速、交叉口间距等方面分析了优化模型的敏感度,确定了模型的适用条件,结果表明这些因素对信号控制方法的优化效果有显著影响.     

基于风险预测的自动驾驶车辆行为决策模型

为了解决人工与自动驾驶汽车混行环境下无信号交叉口的通行权分配问题,提出基于驾驶员行为预测的自动驾驶汽车行为决策模型. 利用模糊逻辑方法构建驾驶员的风险感知模型. 基于风险均衡理论,结合可接受风险区间,预测人工驾驶汽车的行为选择策略. 构建自动驾驶汽车的综合效用函数,利用博弈论求解最优行为策略组合,实现无信号交叉口车辆协同控制. 仿真结果表明,面对异质驾驶员,自动驾驶汽车能够有效避免碰撞事故发生并提高自动驾驶汽车通过无信号交叉口的效率,保证驾驶员风险感知值处于可接受范围. 在15组实验中,有93.3%的实验组能够保证车辆通过冲突点的时间差大于可接受的安全通行间隔时间,不同情景下自动驾驶汽车的通行时间是自由流状态的1.07~2.43倍. 与无预测自私博弈模型的对比实验表明,所提模型能够显著提升自动驾驶汽车的通行效率.     

机非混行交叉口右转机动车行程时间计算方法

为了定量地研究混合交通交叉口右转机动车通过交叉口的延误时间,用行程时间来表征延误,即用右转机动车的实际行程时间与不受干扰时行程时间的差值表示右转机动车的延误。从分析四相位信号交叉口右转机动车与直行自行车之间的冲突规律入手,描述了非机动车在交叉口的运行特性。应用排队论和间隙理论,建立了机非冲突交叉口右转机动车行程时间模型,同时以右转机动车流率和直行自行车流率为自变量建立了右转机动车行程时间的二元回归模型。以石家庄调查数据为基础,对这两个模型进行了验证,结果表明,排队论和间隙理论只适用于自行车流量较小的情况,而二元回归模型适用范围较广,并通过F检验证明了模型的可靠性。     

奥运会突发事件疏散路径动态路段行程时间

为了建立奥运会突发事件疏散路径动态路段行驶时间模型,在对现有路阻函数分析的基础上,通过对疏散车流特点与车流波动理论适用条件的匹配性进行分析,提出了由上游的非拥挤部分路段的行驶时间和下游交叉口排队部分的行程时间构成的,基于车流波动理论的动态路段行程时间模型,并应用实例对模型的精度进行了检验．     

交通流诱导与控制协同的双目标优化模型及准最优求解算法

提出了一种基于消散拥堵和系统总出行时间最小的双目标诱导控制协同优化模型,算法引入饱和度的概念,采用小步距微量调整信号配时、试算优化的方法,适当加载或卸载交通量,优化交叉口信号配时,使交通流在不断反馈与不断调整过程中达到最优。采用VISSIM建立模拟路网进行了协同算法试验,并对协同实施效果进行了评价,结果表明:在进行3次协同后拥堵基本消散,经过第4、5次协同能实现系统总行程时间尽可能小。     

道路网络交叉口“禁左”交通组织优化

分析了禁左后交叉口通行能力与延误的变化规律,以各交叉口各进口道是否实施禁左交通管理为决策变量,以网络上车流总的行驶时间最小为目标,并期望通过禁左交通组织管理使得各路段与交叉口的饱和度在拥挤水平以下,建立了一定区域网络上交叉口禁左交通组织优化的双层规划模型,探讨了以遗传算法对该模型进行求解的方法.数值算例表明,通过该模型的优化可最终确定各交叉口禁左交通组织形式,可以为城市禁左交通管制提供科学依据.     

A novel conditional cell transmission model for oversaturated arterials

The objective of this work is to develop a novel feature for traffic flow models, when traffic queues on two-way arterials periodically extend until then they block an upstream signal in oversaturated conditions. The new model, proposed as conditional cell transmission model (CCTM) has been developed with two improvements. First, cell transmission model (CTM) is expanded for two-way arterials by taking account of all diverging and merging activities at intersections. Second, a conditional cell is added to simulate periodic spillback and blockages at an intersection. The results of experiments for a multilane, two-way, three-signal sample network demonstrate that CCTM can accommodate various traffic demands and accurate representation of blockages at intersections. The delay of left turns is underestimated by 40 % in moderate conditions and by 58% in oversaturated condition when using the CTM rather than CCTM. Finally, the consistency between HCS 2000 and CCTM shows that CCTM is a reliable methodology of modeling traffic flow in oversaturated condition.     

智能网联混行环境下交叉口时空资源配置优化

在网联自动车辆（CAVs）与人工驾驶车辆混行环境下,构建混合整数线性规划（MILP）模型,以优化交叉口时空资源配置. 该模型以交叉口通行能力最大化为目标,约束条件主要包括车道渠化、流量分配和信号配时等相关约束. 以典型四车道十字交叉口为例,在网联自动车不同驾驶行为和不同渗透比例的条件下,优化交叉口渠化方案和信号配时方案. 结果表明,随着网联自动车占比和跟驰行为的改变,交叉口最优渠化方案和信号配时方案须相应调整. 网联自动车占比增大和跟车时距减小,均有利于提高交叉口的通行能力,且当网联自动车跟车时距不受前车类型的影响时,交叉口通行能力提高更多.     

城市交通信号自组织控制规则的邻域重构

为解决城市交通信号自组织控制中,交通流相变频繁及路网拓扑结构复杂等时空条件带来的固定局部规则控制精度的问题,提出一种城市交通信号自组织控制规则邻域的重构方法. 首先,定义邻域为当前路口自组织控制规则构造的关联相邻路口组合;然后,面向当前路口的相邻路口集合空间,应用综合因子分析法及互相关性等方法,构建当前路口与其任意相邻路口在位置上的相对空间表达、在交通流量传递上的相对时间表达,以此实现当前路口与其所有相邻路口的时空量化表达;最后,基于流体力学方程建立信号切换规则,以所构建的时空量化表达为依据,在关联相邻路口集合中重构当前路口自组织控制规则邻域. 仿真结果表明:当前路口最大通行能力、整体通行能力均随邻域的扩大而提升. 邻域重构可以解决固定规则邻域造成的控制精度问题,邻域的扩大也会影响交通流量释放的平稳性.     

基于非参数回归预测下的干线协调控制研究

城市干线协调控制是智能交通研究的关键环节。由于交通流是一个时变的、复杂的非线性系统,具有高度的不确定性、随机性,因此很难建立准确的模型,针对这一问题,本文采用非参数回归预测的方法对交通量进行预测,并运用到干线协调控制中,根据预测出的各交叉口短时交通量对干线协调控制进行配时设计。通过仿真表明,该方法能有效减少交叉口平均延误。     

基于控制系数的交通信号动态配时研究

为缓解城市路口处的交通拥挤状况,针对路口多相位交通流建立一种实时动态模型,提出一种基于控制系数的交通信号配时方法。用随机的交通流数据模拟路口各个车道上监测到的车辆数目,在以各个相位对应车道上的车辆数目按照比例分配相位时间的基础上,提出车辆资源竞争公平性问题,引入控制系数,以最大通行能力为路口模型控制性能指标,进行周期信号灯配时的仿真。仿真结果表明,此方法比定时控制方法提高了1.7%的通行率,对于路口的信号控制是行之有效的。     

信号交叉口进口道上游公交停靠站设置研究

信号交叉口进口道上游适当位置设置公交停靠站,可方便乘客集散、减少公交车辆上下客对社会车辆的影响,进而提高交叉口的通行效率.在对进口道前公交停靠站处公交车辆停靠影响分析的基础上,建立了无公交专用道的两相位信号控制十字交叉口条件下交叉口总乘客延误模型,并以乘客总延误最小原则建立了信号优化模型.给出了两相位十字交叉口最佳红灯时间的解法,并根据最佳红灯时间与公交到达时间、停靠服务损失时间及其引起的绿灯损失时间之间的关系,得出公交停靠站与信号交叉口停车线之间的最佳距离.     

模拟电路的信号交叉口交通流模型

为了定量描述信号交叉口交通流的释放过程,以RLC电路的电流模型为理论基础,对交叉口交通流释放规律进行了研究。类比信号交叉口与电路相似的脉冲特性,建立了信号交叉口交通流量释放模型,并利用长春市典型交叉口实际交通调查数据对模型进行了验证。结果表明,模拟电路信号的交叉口交通流模型可以定量描述交叉口交通流释放规律。     

基于改进Newman算法的动态控制子区划分

为了优化现有控制子区划分方法,以区域协调控制为目标,提出基于改进的Newman社团快速划分的动态子区划分方法. 综合考虑路网中相邻交叉口之间的距离、交通流量、行程时间、车流离散特性、信号周期和路段交通流密度等因素,定量分析交叉口关联性;分别计算相邻交叉口的流量关联系数、信号周期关联系数和路段交通流密度关联系数,建立相邻交叉口的总关联度模型;对传统Newman算法进行改进,引入交叉口关联度,依据不同交通特性对区域路网进行动态子区划分;选取实际区域路网,进行模型验证分析. 结果表明：Newman算法子区划分结果不能随着交通特性的改变而改变;与之相比,所提出模型的子区划分结果更加细致,更加符合实际交通流特性,且可以依据不同时段交通特性实现动态子区划分,可以为信号控制方案制定提供良好基础.     

信号配时方案对交叉口承载能力的影响

为定量描述交叉口承载能力,并将交叉口几何结构、交通特性、渠化设置以及管制措施等影响因素纳入承载能力分析框架,对交叉口冲突车流进行分析,采用图论方法表达了基本相位集,并将承载能力的一般形式表达成等式方程组．随后以普通4路交叉口为例探索了临界承载能力的必要条件,最后建立了交叉口承载能力优化模型．结果表明:不同的信号控制方案对承载能力有着极大的影响,绿灯时间等饱和度分配本质上即为承载能力最大控制;对于一般的4路交叉口,信号控制车流的流量比之和等于2是交叉口达到承载能力的充要条件．     

基于切换模型的两交叉口信号灯Q学习协调控制

为了解决两交叉口信号灯协调控制,在建立两交叉口切换模型的基础上,提出了组合相位的概念,将两交叉口形式上转换为单交叉口的形式,采用解决单个智能体和环境交互的Q学习算法实现了两交叉口之间的协调控制。应用Paramics微观交通仿真软件进行了算法仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

相邻交叉口相位差优化模型及仿真

由于国内交通流特点与国外有很大不同,导致采用国外的信号控制系统很难达到满意的控制效果。以北京市两个相邻交叉口组成的干道协调控制系统为研究对象,通过分析干道上双向车辆在交叉口的延误规律,考虑车流在行驶过程中的离散性和受阻情况并结合中国道路交通的实际状况,以车辆延误最小为目标,建立了相邻交叉口相位差协调控制的优化模型。针对传统的图解法和数值解法的缺点,采用遗传算法对该模型进行求解。仿真结果证明本文所建立的模型求解结果优于传统数值解法,能更准确地反映实际的交通运行情况和控制效果,是一种减少相邻交叉口车辆延误的有效方法。     

单点相位交叉口两难区主动控制研究

为改善交叉口安全状况,提高整个交叉口的交通安全水平,考虑到交叉口因信号控制不当造成的事故原因,重点对两难区的驾驶行为进行了分析．为克服以往研究中车辆以匀速状态通过交叉口的不合理性,实时保障车辆在信号控制交叉口不发生碰撞事故,尤其是两难区的存在导致的追尾、侧面碰撞事故,提出了考虑驾驶行为的交叉口交通信号主动控制策略并对控制策略的有效性进行了仿真验证．仿真结果表明,交叉口交通信号主动控制策略有效地提高了交叉口车辆的安全性,为道路交叉口防撞提供了新方法．