雨天环境下高速公路交通流特性及模型研究

降雨对高速公路交通流会产生一定的影响。为量化分析不同强度降雨对高速公路交通流微观和宏观特性的影响程度,根据实际观测的高速公路交通流和降雨量数据,确定了各种降雨类型下微观交通流特性参数(如速度、车头时距、车头间距等)的分布规律;对经典的宏观交通流模型进行了对比分析,选择Van Aerde模型作为雨天环境下高速公路交通流模型,运用启发式算法对各种类型降雨下的模型参数进行了标定,并给出了不同天气下交通流量-速度关系曲线和速度-密度关系曲线。结果表明,与无雨天气相比,小雨、中雨和大雨天气下高速公路平均速度分别下降4.7%、9.8%和16.1%,通行能力分别降低10.5%、17.4%和27.1%。     

高速公路安全与交通流特征参数关系

基于我国平原区1条典型高速公路3年的事故数据和交通流数据对两者之间的关系进行了研究.利用多变量多项式比率等方法建立了多个交通流参数和事故率之间的关系方程,并辅以三维曲面图加以直观反映.研究表明:大车比例、大小车平均速度差和饱和度是影响交通安全最为重要的3个交通流特征参数,多个交通流参数之间相互作用关系复杂,单个参数对交通安全的影响随着其他参数取值的变化而变化.     

加/减速跟车状态车头间距研究

为了研究加/减速跟车状态下两辆车车头间距离的变化规律,本文依据在特定的司机驾驶行为、交通条件和道路条件的基础上获得的实际交通流中的跟车数据,构建了解析加/减速跟车状态下车头间距与跟车速度之间关系模型的方法.当车头间距持续增加,后车司机加速追赶前车期间,车头间距与后车速度之间的关系是线性变化的,车头时距与后车速度之间的关系是指数变化的.当车头间距持续减少,后车司机减速刹车期间,车头间距与后车速度之间的关系是线性变化的,车头时距与后车速度之间的关系是指数变化的.     

城市快速路限速与运行速度的关系

为确定城市快速路上限速与运行速度之间的关系,从北京的三环、四环、五环快速路中随机地选取了19个地点来收集其限速、地点车速及车头时距等交通流参数,并按照一定的原则对原始数据进行筛选,得出8 682条自由流状态下的地点车速数据.对这些观测地点所得到的限速与运行速度数据进行统计回归分析结果表明,二者之间存在很强的线性相关关系,而且运行速度超过限速的比例随着限速值的增大而增大.限速与运行速度之间的关系可为制定速度区限速值的相关交通管理部门提供量化依据.     

基于风险分析方法的首车疏解车头时距

构建了信号交叉口首车疏解车头时距的风险分析模型。提出了模型参数标定方法,并以北京为例,通过信号交叉口的实测数据标定了参数。根据参数标定结果,对混合交通流情况下首车疏解车头时距的分布进行了描述,并定量分析了各种影响因素的效果。结果表明,北京信号交叉口首车疏解车头时距长于其他国家和地区。它受车辆类型、交叉口环境的复杂程度和车流特性等因素影响明显。起动干扰使首车平均疏解车头时距由3.99 s增长到5.47 s,行驶干扰使之由4.15 s延长到6.65 s,极大地降低了交通运行效率。     

城市主干路拥挤路段基于地点交通参数的行程速度估计

以提高基于地点交通参数估计主干路拥挤交通流平均行程速度的精度为目标,通过分析信号控制主干路的交通流特性及地点交通参数与平均行程速度之间的相关关系,以路段下游停车线前的截面平均速度为基础,提出了城市主干路拥挤交通流路段平均行程速度的3种估计模型,并采用仿真手段进行了对比分析。结果表明,所提出的全状态行程速度估计模型明显优于对比方法,所提出的两种分状态平均行程速度估计模型可以进一步改善全状态模型的估计效果,尤其是基于模比系数的分状态估计模型可显著提高拥挤条件下的行程速度估计精度。     

高速公路施工区上游过渡区的车辆汇入模型

为确定高速公路施工区上游过渡区长度对高速公路主车道交通流的影响,首先应用实测数据分析施工区上游过渡区主车道的车头时距分布特性,结果表明车头时距分布符合爱尔朗分布;其次在考虑车辆汇入过程中临界间隙变化情况的基础上,利用间隙接受理论和微分法建立了车辆汇入模型,用以计算高速公路上游过渡区的长度;最后通过算例揭示了上游过渡区长度、主车道交通量和汇入速度对车辆汇入概率的影响规律.研究结果表明:车辆汇入模型能较好地反映不同公路几何要素和交通条件情况下行驶车辆的汇入行为,为施工区设计提供一种新方法.     

车速离散对稠密交通流稳态流量的影响

基于速度标准差提出了绝对车速离散度和相对车速离散度的定义。应用实测稠密交通流数据分析了车速离散度在交通流基本图拥挤区域的分布特征,发现相同平均速度下,车速离散度与交通流量负相关。基于Newell低阶跟驰模型,讨论了相同平均速度的稳态交通流量和非稳态交通流流量之间的关系,结果表明,稳态交通流量大于非稳态交通流量,且非稳态流量值随车速离散度的增大而单调减小,从理论上证明了车速离散对稠密交通流稳态流量的影响,为交通流基本图理论的发展提供了新思路。     

速度梯度模型的高速公路交通流状态估计方法

为改进高速公路交通流状态估计方法,采用速度梯度模型作为交通流的系统状态方程构建交通流状态估计模型.通过对速度梯度模型参数的敏感性分析,发现模型估计误差对自由流速度和阻塞传播速度两参数较为敏感,需在线估计.然后分别给出了速度梯度模型与扩展卡尔曼滤波以及无迹卡尔曼滤波相结合的高速公路交通流状态估计方法,并应用实测数据对两类交通流状态估计方法的性能进行了评估.结果发现:两类交通状态估计的精度均可达85%左右,无迹卡尔曼滤波算法精度略好于扩展卡尔曼滤波,但计算时耗大.基于速度梯度模型的交通流状态估计方法能有效估计和跟踪交通流状态的变化,且相较于同类方法,所需标定的模型参数更少.     

无信号T型交叉口交通流特性

实测了3支无信号T型交叉口速度和车头时距数据,经过统计分析后发现交叉口附近内外侧车道车辆的平均速度差别很小、主路上进口车速85%位车速约为65.0km/h、进口处的速度方差和离散度不会随交叉口距离的变化而明显变化,初步标定了左转车辆车头时距分布模型.     

稳定跟车状态车头间距分析方法

为了研究稳定跟车状态下车头间距变化的规律,利用跟车行为的时间序列数据,证明了在稳定跟车状态后车速度的变化趋势基本上沿袭前车速度的变化轨迹.当后车速度增加时,车头间距也相应变大;当后车速度下降时,车头间距也相应减小;当后车速度基本保持不变时,车头间距也在一定幅度内保持稳定.后车司机在改变跟车速度时,把车头间距调整到合适的水平,以适应跟车速度的变化.当跟车速度维持在某一个速度水平时,车头间距在一定范围内进行小幅度调整,试图接近期望车头间距.期望车头间距、期望车头时距与后车速度之间是抛物线型的统计回归关系.     

高速公路改扩建施工区交通流特性

为了探究高速公路改扩建施工区交通流特性,结合实测数据和仿真分析,基于施工区不同控制段(警告区、过渡区和作业区)不同车道的速度、流量、饱和车头时距等分析了交通流参数的变化和车道间交通流相互影响.研究表明:过渡区是施工区交通运行的瓶颈;在不同控制段,当密度大于30辆/km时,交通流状态发生突变;在不同车道,当密度大于15辆/km时,内、外侧车道交通流呈现不同特性.基于速度-流量观测数据,建立了回归模型.分析结果表明,2-1施工区、3-2施工区交通中断前后流率下降百分比分别为8.56%、9.25%.根据施工区交通流运行特性,将施工区通行能力定义为排队通过流率,给出了通行能力计算方法,确定2-1施工区、3-2施工区通行能力分别为1 610、3 650辆/h.     

饱和流率的部分影响因素修正系数的标定

以交通流理论为基础,结合我国混合交通的特点,通过大量实地观测和统计分析,建立了三种类型车道的车头时距均值与车型比例之间的线性关系模型。在此基础上,对影响饱和流率的部分因素的修正系数进行了标定,基于车道宽对车速的影响程度确定车道修正系数。     

饱和流率的部分影响因素修正系数的标定

以交通流理论为基础,结合我国混合交通的特点,通过大量实地观测和统计分析,建立了三种类型车道的车头时距均值与车型比例之间的线性关系模型。在此基础上,对影响饱和流率的部分因素的修正系数进行了标定,基于车道宽对车速的影响程度确定车道宽修正系数。     

基于元胞自动机的自动驾驶交通流仿真研究

将Arnab Bose自动驾驶模型与经典的NaSch模型相结合，提出一个适用于自动驾驶的单车道元胞自动机交通流模型。利用MATLAB语言对自动驾驶车辆运行情况进行仿真分析，发现模拟结果较好地呈现了自动驾驶环境下的交通流特征。另外，还发现在自动驾驶中设置不同的车头时距对道路通行能力以及拥堵会产生很大的影响，车头时距为0.5 s时的通行能力约是车头时距为3 s的通行能力的4倍，当车头时距从4 s减小为1 s时交通拥堵可降低约95%，可以作为一种缓解拥堵的策略。     

占用车行道的路内停车泊位设置条件

为了给占用车行道的路内停车泊位设置提供参考依据,通过开展路内停车干扰条件下城市道路路段交通流参数调查,分析给出了小客车饱和车头时距随路内停车数量变化的规律,采用SPSS统计分析软件分别构建了间隔车道、邻近车道的饱和车头时距与小客车在路内停车数量的关系模型。基于所建理论模型,给出了设置路内停车泊位的邻近车道和间隔车道机动车交通量阈值的建议,并进行了实例验证。研究结果表明:随着路内停车数量的增加,邻近车道和间隔车道的小客车饱和车头时距均增加,且满足二次函数关系;路内停车数越多且设计速度越高,该道路实际通行能力的路内停车数量的修正系数越小,说明其越不宜设置路内停车泊位;在路内停车数量相同的情况下,间隔车道的修正系数若大于邻近车道,说明路内停车对该路间隔车道的交通运行影响要小于邻近车道。     

基于速度离散率的非稳定状态下交通流速度研究

不同类型车辆构成的交通流会由于车辆差异形成不同的速度变化,尤其是在非稳定状态的交通流中表现得更明显。选取大客车、小客车、大货车、小货车和摩托车5类车型,在实验路段采集交通流数据进行交通仿真,结合车速标准差,构建在非稳定状态下交通流速度离散率模型。利用速度离散率获得由5类车型构成的非稳定状态交通流速度变化趋势,并确定不同车型对交通流速度离散率的影响程度。     

双向四车道高速公路施工警告区长度研究

随着交通量的增加,高速公路中道路出现了不同破损,高速公路道路的施工养护势在必行,这会对过往的车辆造成影响,本文利用交通流理论,在车辆间的车头时距服从负指数分布的情况下,计算车辆寻找换道机会所行驶的路程,以及利用博弈论来分析车辆在换道过程中的运行状况以此确定车辆换道所行驶的长度,从而确定车辆在不刻意减速的情况下进行换道所需要的总长度作为高速公路施工作业区警告区的长度。     

基于一维元胞自动机的可变时距跟车模型

依据不间断车流的车头时距分布规律和一维元胞自动机建模理论，提出了一种可变时距跟车模型.该模型假定行驶车辆都趋向于保持一个期望的车头时距，通过对前车速度和车头间距的估计，并考虑随机减速的影响对车速进行同步更新.基于该模型建立的仿真系统，凭借两个简单的参数来调节不同车速的期望车头间距，使车头时距分布规律符合交通未饱和时车头时距的具体分布情况，从而能够描述多车道公路上比较复杂的交通状况，表示不同道路等级的通行能力     

快速路入口匝道连接段交通熵特性

针对以往研究中大多运用车辆当量换算方法来描述混合交通流的性能,无法取得良好效果的问题,采用基于车头时距的方法来计算车辆当量换算系数,并在此基础上,研究了城市快速路入口匝道连接段交通熵的特性以及交通量与车辆行驶平均速度、交通熵的非线性关系。研究结果可为城市快速路入口匝道连接段交通流特性分析、通行能力计算和服务水平分析提供参考。