仿真交通流混沌转化过程研究

为分析交通流混沌转化机理,探讨了车头间距和交通流混沌之间的关系。利用Matlab软件编制皮埃莱（Bierley）模型来产生仿真交通流时间序列,在一定参数组合情况下,研究了交通流车队中前后车辆的车头间距变化过程。通过分析这种车头间距变化曲线相轨迹,可以明显地观察到交通流混沌运动和有序运动之间的转化过程;在此基础上,应用最大Lyapunov指数改进算法对仿真交通流混沌转化过程进行了理论分析,讨论了车头间距对交通流混沌转化过程的影响作用。研究表明,车头间距的变化是交通流混沌现象产生和转化的根本原因。该研究结果有助于进一步理解交通流混沌现象,并为短时交通流预测和智能交通控制提供理论依据。     

应用元胞自动机模型对交通流混沌的研究

该文应用一维元胞自动机多车道模型分析研究交通流系统中出现的混沌现象。文中采用的三车道模型比以前的双车道的模型更具有实用价值。模型中用爱尔朗分布形成换道概率、加速、减速概率，使其能更逼真地再现贴近实际交通流的不确定性。在此基础上，用MATLAB进行了计算机仿真试验，试验中分别记录了车辆在自由运动和在有交通事故发生时的车间距，用非线性分析软件TISEAN计算出该车间距数据序列的lyapunov值，进而论证了交通流中混沌现象的存在性。     

车辆行驶的随机虚坡模型

研究交通流建模问题,其中元胞自动机模型是最具代表性一种模型.但是,该模型中难以适应道路宽度变化的情况,同时其随机减速规则不能较全面地体现车辆行驶随意性.为实现上述车辆行驶随意性,提出了一种随机虚坡模型.在虚坡模型的基础上,引入了附加的虚坡宽度,虚坡宽度包含有多个随机变量,用以对车辆行驶的多重随意性仿真.结果得到了一种连续且随机的车辆行驶虚坡模型.仿真实例表明,模型能方便地用于多车情形,能在产生不同随机行为的同时,保证车辆速度连续变化并满足约束条件.     

考虑上下客车辆路边临停的混合交通流模型

针对上下客车辆,在无隔离带机非混行路段路边临停的现象,建立基于元胞自动机的混合交通流模型.对于用车乘客到达时间与地点的随机性,分别采取泊松分布与均匀分布;在NS模型基础上,对不同上下客车辆临时停车、让道的行为设计规则;对于非机动车采取BC A模型,引入越线换道和让行规则.通过数值模拟,研究路边临停现象的演化机理和临停时间的影响.仿真结果展现了有路边临停现象路段交通流、相位、时空的变化特征,表明了车辆平均临停时间的增加会导致车流量降低,以及额外占道时间的增长.     

微观交通再现仿真系统研究与开发

为了再现过去某段时间的交通状况,提出一个微观交通再现仿真系统,主要由车辆生成模型、OD分配模型和车辆初始分布模型组成。仿真系统对车辆仿真进行了再现分析,能够有效展示各路段上的交通流量、车辆密度、车辆的行驶速度,真实再现路段上的交通流状况。选取上海市中环路的实际采集数据进行仿真验证,结果表明微观交通再现仿真系统真实再现了交通流的时空变化。应用该系统能够为交通道路规划与管理提供技术支持,并能对各种交通参数进行比较和评价。     

.基于信息交互的元胞自动机换道行为模型研究*

为了进一步完善微观交通仿真中车辆换道行为模型,基于车辆换道行为过程中的不同情形,考虑待换道车辆换道意图产生与换道行为实施的时间关系,建立了综合性的车辆换道模型,该模型下车辆在不同条件时将分别执行自由换道及信息交互式换道。仿真中通过改变交通流密度和目标车道后车加速概率进行实验,结果表明,相对于其他换道模型,新模型使整个路段的交通流平均速度变大,在一定程度上能够减少路段交通拥阻,提高路段通行能力,新模型中换道行为规则更符合实际交通流状态。     

基于元胞自动机的多车道机非混合道路交通流

车辆的行驶受到本车道以及邻近车道前后邻近车辆的影响,在城市交通中机非混合对车辆行走的影响尤为复杂。通过研究路段上机非混合通行交通流的本质特性,综合考虑非机动车对机动车换道规则及加减速规则的"摩擦"和"阻滞"干扰影响,建立描述路段混合通行道路交通流的元胞自动机(CA)模型,从不同的机非混合比例下道路交通流的流量、速度变化情况,流量与车辆到达率关系,交通流相位相变等方面仿真模拟混合交通流的机非干扰机理。     

开放边界条件下的安全驾驶交通流模型

在开放边界条件下,针对NaSch模型中存在的高速车辆可能发生追尾事故的不安全性,采用一种安全的驾驶交通流模型,利用MATLAB软件进行了计算机仿真,数值仿真了在不同参数下的交通流基本图.结果表明,考虑开放边界后,系统从自由运动相转化为最大流量相或从阻塞相转化为自由运动相的临界点有所变化,并且在临界密度区域内车辆出现了与实际交通流更为符合的缓慢行驶的同步相而不是完全的阻塞相,从而有利于提高道路的通行能力.     

一种改进CA高速公路隧道交通流仿真研究

应用元胞自动机理论,针对VDR单车道模型在仿真交通流时数值模拟结果偏小的情况,考虑前车相对运动对跟随车的影响,提出了虚拟车间距的概念,同时在一定条件下对后车进行了跟驰约束,建立改进的VDR绿波模型并应用该模型对高速公路隧道交通流进行了模拟仿真,分析了速度、密度、流量三参数之间的关系,得出车辆密度、车辆延迟刹车概率等因素对高速公路隧道交通流的影响规律,仿真结果表明改进的VDR绿波模型不仅具有基本慢启动模型的典型特性,而且对传统VDR元胞自动机模型数值模拟偏小的情况有合理的改善,对科学管理高速公路瓶颈隧道交通流具有一定的参考价值。     

考虑动态速度上限的车辆行驶虚坡模型

研究交通管理问题,针对元胞自动机模型被广泛用于交通流的仿真,但它具有其自身固有的离散性。对仿真中车辆以跬跳的方式前进,使得难以用实验手段检验其计算结果。另外,元胞自动机难以处理道路宽度连续变化的情形。而以固支梁挠度曲线为基础的虚坡模型能有效地体现车辆行驶的连续性并能自然推广于道路宽度变化的情形。但以往虚坡模型中采用的车辆速度上限保持不变,驾驶缺乏灵活性。为解决上述问题,提出通过用固支梁挠度曲线表示不同阶段内的动态速度上限,以表示车辆的源于动力的加减速行为。对一个大规模问题进行了计算,结果表明模型能给出连续的车辆速度,并且能适用于道路宽度变化时的情形,能反映车辆行驶随意性,经仿真结果表明改进模型的优越性。     

基于一种新的混合算法的交通流控制优化模型

运用交通流控制理论建立了在交叉口空间渠化及信号相位相序给定的条件下, 考虑机动车与非机动车的延误（服务水平）约束条件, 机动车通行能力最大的优化模型, 并利用遗传算法及混沌优化算法互补的混合优化算法对模型进行了优化计算. 实际优化计算结果表明, 文中的优化模型及其混合算法具有较高的理论价值及实用价值, 本次研究为信号交叉口交通流的协调控制优化研究提供了新思路和新方法.     

换道概率对二维元胞自动机交通流量的影响

针对城市二维道路交通网络十字交叉路口在红绿灯控制下行驶的车道问题,提出一种四向交通道路模型,其中包括考虑加速度、换道概率参数对交通流的影响。采用元胞自动机模型(BML模型)模拟车辆运行的动态过程,给出换道概率临界点位置对车流量影响之间的关系。数值结果表明,换道概率对整个进、出口车流量产生扰动影响,换道规则符合车辆运行状态。     

面向车载容迟网络的连通性建模与仿真研究

针对车载容迟网络连通性建模进行了研究。首先假设车辆驶入道路的过程服从泊松分布,以及车辆在道路上的行驶速度服从正态分布。继而对基于泊松过程的车间时距分布进行推导,并以此导出行驶车辆在道路上的连通概率。为了验证所提假设和连通模型的正确性和有效性,以欧洲城市卢森堡在7:30 a.m.~8:30 a.m.时间段内的交通数据为实验场景,在城市交通仿真平台（simulation of urban mobility,SUMO）对车辆速度的概率分布、车辆到达率、道路中的平均车辆数及网络连通概率进行了理论计算和仿真实验分析。实验结果表明理论模型的计算值和仿真结果是一致的,所提出的假设和连通模型具有合理性和正确性。     

跟车风险的概率估计方法研究

首次将追尾事故发生的过程分为前车减速与前车减速条件下的碰撞两起事件,运用条件概率的思想求出追尾事故发生的概率来表征跟车风险。首先从安全的本质出发提出了跟车风险的表述方法;再从实际道路采集减速度数据,根据实际数据建立密度函数模型。在分析前车减速条件下追尾碰撞条件时,从汽车地面力学理论的角度补充考虑了制动系作用时间、附着系数等影响因素,使模型更接近实际状况,并且将判断的标准由停车距离扩展到了制动全过程的位移。最后,运用视频检测方法提取杭州市道路交通运行数据对估计方法进行了试算。     

基于机器视觉的交叉口特种车辆快速通行技术研究

交叉口是道路网络中重要的交通节点,容易产生交通堵塞问题,为了在保证通行安全的情况下提高特种车辆的通行效率,研究基于机器视觉的交叉口特种车辆快速通行技术。优化通行基础采用图像采集及预处理、检测识别和通行控制作为技术框架结构,利用机器视觉技术采集交叉口实时交通图像,通过图像滤波、图像增强等步骤,实现初始图像的预处理。利用Car-YOLO网络识别交叉口通行能力,规划快速通行路线,考虑前车行驶状态,求解特种车辆通行速度,针对车辆所占车道,通过绿灯早启、绿灯周期时间延长等方式控制交叉口信号灯,实现交叉口特种车辆快速通行。实验结果表明:在拥堵和正常通行场景下,优化设计技术的特种车辆通过时间的平均值分别为18.2s、10.1s,事故发生概率分别低于2%、1.4%,具有较好的应用效果。     

Design and evaluation of a model predictive vehicle control algorithm for automated driving using a vehicle traffic simulator

This paper describes the design and evaluation of a model predictive control algorithm for automated driving on a motorway using a vehicle traffic simulator. For the development of a highly automated driving control algorithm, motion planning is necessary to satisfy driving condition in various road traffic situations. There are two key issues in motion planning of automated driving vehicles. One of the key issues is how to handle potentially dangerous situations that could occur in order to guarantee the safety of vehicles. The second key issue is how to guarantee the disturbance rejection of the controller under model uncertainties and external disturbances. To improve safety with respect to the future behaviors of subject vehicles, not the current states but rather the predicted behaviors of surrounding vehicles should be considered. The desired driving mode and a safe driving envelope are determined based on the probabilistic prediction of surrounding vehicles behaviors over a finite prediction horizon. To obtain the desired steering angle and longitudinal acceleration for maintaining the subject vehicle in the safe driving envelope during a finite prediction horizon, a motion planning controller is designed based on an model predictive control (MPC) approach. The developed control algorithm has been successfully implemented on a vehicle electronic control unit (ECU). The proposed control algorithm has been evaluated on a real-time vehicle traffic simulator. The throttle, brake, and steering control inputs and the controlled vehicle behavior have been compared to those of manual driving.     

基于概率算法自适应更新背景的运动车辆检测

交通流量检测是智能交通系统中的一个重要研究方向和热点问题,基于视频的车辆检测是交通流量采集分析的核心技术,它为交通流量参数的实时获取提供了可能。为实现在复杂交通视频场景中实时准确检测各类的运动车辆,在研究传统背景差分算法的缺点的工作基础上,提出一个自适应的贝叶斯概率背景检测算法,进而完成了较准确的运动车辆分类检测。实验结果表明该方法具有高效实时的特点,能够较准确地实现复杂交通路面的背景提取和运动车辆的检测,具有良好的鲁棒性。     

基于Agent的驾驶员-车辆建模研究与实现

微观交通仿真技术是解决城市交通网络拥塞问题的有效工具.在各种交通元素中,驾驶员-车辆单元是交通流的主体.该文通过对交通流中驾驶员、车辆特性的分析,将驾驶员和车辆视为一个整体,并基于Agent理论对之进行建模.文中详细分析了Agent的生成和路径搜索及选择算法,研究了Agent的跟驰、换道和挤占道等行为.该文最后介绍了基于Agent模型建立的一种微观交通仿真器,并在该仿真器上进行仿真实验.结果表明该系统能够较好的仿真实际交通流状况.     

汽车交通事故混沌分析及预测方法

提出一种新型的事故混沌理论.利用混沌理论和故障树法分析了汽车交通事故中的混沌特性,建立了基于事故混沌理论的汽车交通事故预测模型,并分析了预测模型的最大可预测尺度.该预测模型利用相空间近邻等距法对交通事故中的混沌吸引子进行预测,从而实现了对汽车交通事故的预测.仿真结果表明事故混沌理论对分析和预测汽车交通事故是有效的.