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。     

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.     

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.     

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     

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。     

城市快速路期望车头间距模型的建立

通过对跟驰车队刺激-反应过程以及人车单元组合的微观特性分析,说明了跟驰车队中具有产生混沌现象的必要特征．首先运用数学方法给出了4种期望车头间距理想模型,将Rossler混沌吸引子模型分别引入这4种模型中,然后选择能更好地描述实际交通流状态的期望车头间距模型,并利用高精度车载GPS设备在城市快速路上采集的实测跟车数据对该模型进行标定和验证后,改进的期望车头间距模型能更好地反映实际交通流的跟驰特性．     

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%。     

基于CTM的高速公路隧道入口段交通流仿真与分析

为模拟隧道内事故发生前后隧道入口段交通流的变化状况,首先采集事故发生前后交通流参数,应用CTM模型对事故发生前后隧道入口段交通流进行仿真,再运用GEH值比较仿真值与实际值之间的差异,通过交通流参数曲线反映交通流集聚状态,最后,基于CTM模型产生的安全指数评价二次事故风险.结果表明:运用CTM模型的仿真状况与实际状况吻合度较高,能较好的描述隧道内事故发生前后交通流状态,特别是交通激波现象的产生及变化趋势,还可以对二次事故风险进行评价并描述其时变规律,模型可作为高速公路隧道入口段交通模拟与安全评价的有效手段.     

自由流条件下高速公路货车比例对交通安全的影响

文章提取山西省太长高速公路视频数据,分析货车比例对高速公路交通流参数的影响,进而根据交通流参数分析货车比例对交通安全的影响。首先利用二项式统计分析模型分析货车比例对平均速度、速度标准差和速度变异系数的影响,然后采用负指数分布拟合车头时距,研究货车比例、车流量与平均车头时距的关系。最终以线性支持向量机验证变异系数分类状态,根据变异系数对交通安全的作用选取二元Logistic回归模型判断货车比例对交通安全的影响。结果表明:货车比例范围在0.15~0.5之间时,平均速度随着货车比例的增加而降低,速度标准差和变异系数随着货车比例的增加而增加,平均车头时距随流量的增加而减小。可知自由流条件下,速度变异系数越大交通流处于危险状态。最终建议货车比例为0.15~0.25之间,交通状态较为安全。     

一个冰雪条件下可能事故的道路交通流CA模型

研究冰雪条件下基于CA可能事故的道路交通流微观仿真模型。通过对冰雪下道路附着系数变小造成车辆安全距离加大分析,定义加速、巡航和减速状态下安全距离,建立其可能发生交通事故及其概率统计的CA仿真模型,通过具体道路交通流仿真得到不同冰雪下密度和流量间关系基本相图,以及不同限速和流量控制下的事故概率。结果显示:随着冰雪下道路附着系数的变小,流量在急剧下降;当为冰膜、光滑压实雪时,限速和流量控制效果有限,封路、安装防滑链或特殊轮胎等是必要的措施;当为其它冰雪状态时,适宜的限速和流量控制是保证道路交通安全的重要措施。     

Bierley非线性跟驰模型特性仿真分析

非线性跟驰模型是描述车辆跟驰行为的经典模型之一,通过对GM模型发展过程的分析与阐述,引入Bierley非线性跟驰模型,应用Matlab构建仿真环境,以车头间距为研究对象,拟定试验情景,分别对不同参数的变化进行仿真分析.结果表明：Bierley非线性跟驰模型可以较好地反映交通流的波动性、滞后性和制约性,模型参数α0与驾驶员对外界刺激的反应负相关,h与车头间距的波动幅度正相关,k与车头间距达到稳定态的时间负相关;跟驰队列头车速度v0和初始车头间距l0均不影响跟驰队列的稳定状态,仅影响到达稳定状态的过程和时间.     

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.     

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。     

基于最大Lyapunov指数的交通流混沌现象仿真

从交通流的三要素,即人、车、路来分别分析交通流的不确定性。应用最大lyapunov指数法来判断交通流中是否存在混沌现象,并利用数值计算方法计算Lyapunov指数,继而通过经典非线性跟驰模型中的车头间距倒数模型进行仿真,结果证明交通流中确实存在混沌现象。     

自行车对相邻直行机动车交通流干扰延误研究

为了合理设计带提前右转渠化车道信号交叉口,研究了自行车交通流对机动车交通产生干扰的过程及结果.通过视频摄像的方法,在昆明、长春、吉林采集到大量的信号交叉口交通流运行数据,以饱和车头时距为分析指标,分析机动车及非机动车交通流运行特征.结果表明:在绿灯时间初,随着自行车流量的增加,部分自行车将涌入机动车行驶空间,增加了机动车交通流的运行延误.通过构建延误计算模型,对其进行验证,表明该模型具有较高的预测精度.最后应用该延误模型确定了自行车交通流对带提前右转渠化车道信号交叉口通行能力的修正系数计算模型.     

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。     

基于车辆实际性能的元胞自动机模型

针对既有的元胞自动机模型对各类车辆的实际性能考虑不够,造成模型表现为混合交通特性准确性不高的缺陷,设计了一套改进的NS模型.该模型考虑了行人、自行车、小车、大车的实体大小,安全间距,最大速度,适用加速度,反应时间以及可能移动的最大距离等特性,并在计算机上编程实现了模型.运用该模型对信号交叉口处混合车流的排队消散情况进行了分析,采用车辆依次通过停车线的车头时距对模型的准确性进行了评价,并对不同大车比例下混合交通的平均车头时距进行了分析.输出结果与交叉口实际调查数据的对比显示:车头时距数值与实际情况吻合良好,得到的大车对小车换算系数为2.04.     

两相位交叉口左转交通流冲突延误改进模型

为改善两相位交叉口左转车流与直行车流冲突延误模型的适应性,解决现有冲突延误模型多以负指数分布为主描述车头时距分布与信号控制交叉口的实际运行状态不一致问题,用M3车头时距分布对冲突延误模型进行研究．首先采用M3分布来描述交叉口车头时距分布,并考虑左转车排队延误以及1个周期内绿初直行车排队数对冲突延误的影响,建立两相位交叉口冲突延误改进模型．结果表明:改进后的冲突延误模型计算得到的左转车在冲突点处的延误与实际比较吻合,从而模型的有效性得到验证．模型既完善了现有冲突延误的计算理论,又可以为信号配时进一步优化提供理论依据．     

城市快速路互通立交合流区车头时距分布特性

为了分析城市快速路互通立交交织区对合流区车头时距分布的影响,根据广州市快速路半苜蓿叶互通立交的实测数据,研究了从交织区末端至合流区鼻端间的车头时距变化特性,以及城市快速路互通立交合流区的车头时距分布与高速公路合流区车头时距分布的差异,提出了用绝对值韦布尔函数模型拟合互通立交在交织区影响下合流区的车头时距分布特性的方法,通过图形模拟和数据检验,证明该模型的拟合效果良好.