基于换道时间分布的交通流随机微分方程

在总结随机交通流理论发展的基础上，提出考虑换道时间随机性的随机交通流动力学方程，给出包括换道行为的交通流方程数值解法.解法结合换道时间的密度分解和偏微分方程的差分求解，对快速路交织区车流速度在时空上的演变概率进行求解，得到交通流速度演变趋势的随机可能性，并表达为速度变化的概率密度.求解结果表明，交通流动力学随机微分方程及其数值解法能够描述复杂交通流的随机特性，速度概率密度函数弥补了其他交通流方程难以表达的车流速度随机特征，为深入研究拥堵工况的交通流演变规律提供了新研究手段，也为交通设施和交通控制设计提供了通行能力之类的参量在可靠性上的理论分析方法.     

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.     

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.     

城市快速路入口匝道连接点通行能力研究

入口匝道连接点是城市快速路的瓶颈,研究其通行能力对城市快速路的建设和管理具有重要现实意义.从最基本的交通流连续方程和运动微分方程出发,通过微分和积分变换,采用特征线法,得到城市快速路入口匝道连接点交通流参数之间关系的理论模型,将连接点参数关系整理成汇入率(驶入率)、上游外侧车道流量和密度之间的关系,既入口匝道连接点的动力学模型,利用实测数据对模型进行标定,并选用美国道路通行能力手册(HCM2000)进行验证,模型能较好模拟城市快速路入口匝道连接点的实际交通流.     

城市快速路交通流特性分析

针对目前在考虑交通流特性时很少基于城市快速路实测数据进行针对性研究的问题,在经典基本图理论、三相交通流理论基础上,以成都市三环路实际采集数据为基础,分析城市快速路交通流特性,并得出基本拟合交通参数,为建立适用于城市快速路的交通流模型标定参数。本文的研究成果可为建立交通流模型进一步研究城市快速路交通拥堵问题提供参考。     

城市快速路入口匝道连接点通行能力研究

入口匝道连接点是城市快速路的瓶颈，研究其通行能力对城市快速路的建设和管理具有重要现实意义。从最基本的交通流连续方程和运动微分方程出发，通过微分和积分变换，采用特征线法，得到城市快速路入口匝道连接点交通流参数之间关系的理论模型，将连接点参数关系整理成汇入率（驶入率）、上游外侧车道流量和密度之间的关系，既入口匝道连接点的动力学模型，利用实测数据对模型进行标定，并选用美国道路通行能力手册（HCM2000）进行验证，模型能较好模拟城市快速路入口匝道连接点的实际交通流。     

基于方差异质性随机参数模型的汇合行为分析

为研究高速公路交织区入口匝道车辆汇入主线的换道行为,基于方差异质性随机参数模型构建了车辆汇入换道模型,先从NGSIM数据集中提取7个在统计上显著且对换道行为有影响的解释变量,然后将其引入方差异质性随机参数模型探索潜在异质性,计算各变量平均边际效应量化对换道行为的影响,最后提出了“个体样本精度”指标对模型进行比较。研究结果表明:汇入车辆与目标车道领车的车头间距、目标车道领车宽度、辅助车道领车速度对换道行为产生了显著的影响,且汇入车辆在辅助车道上的纵向位置显著影响汇入车辆与目标车道领车的车头间距,方差异质性随机参数模型比未考虑方差异质性的随机参数模型和二元Logit模型具有更高的拟合优度和模型精度,能够更好地解释车辆汇入行为中的潜在异质性。本文的研究成果可应用于自动驾驶辅助系统和交通流仿真软件中,对阐明车道变换行为的机理有一定的参考价值。     

快速路出口匝道衔接段交通特性与安全分析

为了探究快速路出口匝道与下游交叉口衔接段的驾驶行为与安全特性,结合实测换道车辆轨迹数据,分析匝道衔接段车辆轨迹特性和换道位置特性. 利用交通冲突技术,以后侵入时间（PET）为指标对车辆换道风险展开分析,建立有序概率模型识别冲突严重程度的影响因素. 结果显示,用Lorentz分布模型拟合车辆换道位置效果较好,换道类型与跨越车道数对车辆换道位置有显著影响,在强制换道与跨越多车道时换道位置更靠近衔接段始端;相较于普通衔接段,匝道衔接段行车风险更高,主要冲突类型为交叉冲突;衔接段饱和度、换道位置、交叉冲突、强制换道以及违章换道与冲突严重程度显著相关. 匝道衔接段释放车辆的车头时距稳定性差,交织区排队车辆的释放受换道干扰严重.     

有应急车辆的双车道交通流元胞自动机模型

为明确应急车辆对交通流的影响,引入应急车辆影响区域和普通车辆让行概率,修改换道规则,建立了双车道元胞自动机模型.通过计算机数值模拟,生成不同密度下的时空图以及不同参数取值下的密度-流量、密度-速度基本图.研究表明:应急车辆影响区域的设置提高了0.08～0.18密度范围内的车流量和速度,同时提高了所有密度条件下的应急车辆速度;在密度大于0.08时,让行概率对换道次数产生明显影响.应急车辆促使较低密度的交通流更为均衡,对较高密度的交通流干扰有限.     

驾驶员变更车道对信号交叉口交通流的影响

换道行为对交叉口交通流稳定性有一定的影响,为研究驾驶员在机非混合的交通环境下变更车道的交通流运行状态,建立驾驶员在机非混合的交通环境下变更车道的元胞自动机模型,运用MAT-LAB软件进行仿真,对道路的平均车速、交通密度和车辆延误等数据进行分析.模拟仿真的结果表明:在不同绿信比情况下,换道行为可以打破道路的稳态;当交叉口的绿信比超过0.7时,道路的交通密度下降了2.3％,说明此时驾驶员变更车道对信号交叉口交通流影响不显著;交通流量增大,加剧了交通干扰,交通信号控制能有效的抑制交通拥堵,从而改变交叉口的通行能力.     

公交停靠影响下的城市干路通行能力与服务水平

为了给城市干路路段实际通行能力计算与服务水平评价提供参考依据,通过开展平行式公交停靠干扰条件下城市干路路段交通调查,分析给出了邻近车道与间隔车道平均行程车速、小客车饱和车头时距随公交停靠数量变化的规律,采用回归分析方法分别构建了相应的关系模型.基于所建理论模型,给出了城市干路路段实际通行能力计算与服务水平评价的平行式公交停靠数量修正系数与阈值建议,并进行了实例验证.研究结果表明,随着平行式公交停靠数量的增加,平均行程车速与小客车饱和车头时距分别降低与增加,均满足二次函数关系.平行式公交停靠数量越多、设计速度越高,实际通行能力的平行式公交停靠数量修正系数越小,说明其对通行能力的影响越大;在平行式公交停靠数量相同的情况下,邻近车道的修正系数小于间隔车道,说明平行式公交停靠对邻近车道交通运行的影响要大于间隔车道.     

自行车干扰下的城市干路路段通行能力与服务水平

为给城市道路规划与设计提供参考依据,通过开展路侧自行车干扰条件下城市干路路段交通调查分析,给出了路侧自行车数量对其邻近机动车道平均行程车速、小客车饱和车头时距的影响规律,采用回归分析方法分别构建了相应的关系模型.基于所建理论模型,给出了城市干路路段实际通行能力计算的路侧自行车数量修正系数建议,并进行了实例验证;提出了路侧自行车干扰下的城市干路路段服务水平评价指标与分级建议,基于服务水平分析给出了设置机非分隔设施的路侧自行车数量阈值建议.研究表明:随着自行车数量的增加,平均行程车速降低,而饱和车头时距增加,均满足二次函数关系;路侧自行车数量越多、设计速度越高、实际通行能力的路侧自行行车数量修正系数越小,说明其对通行能力的影响越大;在服务水平相同的情况下,设计速度越高,对应的路侧自行车数量阈值越小,说明设计速度高的城市道路路段交通运行受路侧自行车干扰的影响更大.     

城市快速路匝道合流区车速限制研究

为了明晰城市快速路匝道合流区交通运行最有利的车速限制策略,基于匝道合流区限速原则,采用快速路实测数据和数理统计分析方法,研究匝道车辆车速分布、流量与车速关系以及车道位置、车型和车道宽度对匝道合流区的合理限速值的影响．分析表明:车速随车道位置由内至外依次降低,车道宽度虽与车速呈正比,但影响并不大,车速主要受流量影响,与其呈正比．城市快速路匝道合流区与基本路段的车速特征差异较大,应分别制定限速策略,匝道合流区限速值应根据车道位置、车道宽度和流量情况综合进行考虑．     

车道被占用后道路通行能力变化的数学模型分析

为了定量研究车道被占用对城市道路实际通行能力的影响。本文根据所给条件,运用EXCEL和origin8.5等软件对视频采集的数据进行分析和处理,构建正弦函数模型描述道路通行能力的变化情况,建立小球堆积模型模拟不同车道被占用对道路通行能力的影响差异。并由此分析了在给定条件下车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量间的关系。     

基于流量耦合分析的先出后入型快速路进出口方案设计

为确定先出后入型快速路进出口设计方案,考虑不同车流密度对通行能力计算模型的影响,计算不同的进出口车流条件下,快速路主路最外侧车道通行能力,通过对其分析比较以获取最佳快速路进出口设计方案,解决了目前的设计方案缺乏与流量耦合分析的问题。计算结果表明:当Q出<509pcu/h且Q入<509pcu/h时,采用出口道无减速车道-入口道无加速车道方案;当509pcu/h≤Q出<589pcu/h且509pcu/h≤Q入<589pcu/h时,采用出口道无减速车道-入口道设加速车道设计方案;当Q出≥589pcu/h且Q入≥589pcu/h时,采用出口道设减速车道-入口道设加速车道方案。     

寒地城市快速路冰雪路面交通流特性研究

利用视频检测系统采集城市快速路冰雪路面上的交通数据,对城市快速路冰雪路面交通流特性进行了研究;分析了冰雪路面对道路交通安全影响,探讨了城市快速路冰雪路面上车速变化、车头时距分布特性,对比分析了冰雪路面与非冰雪路面上城市快速路交通流量与速度的关系,并建立了冰雪路面快速路交通流量与速度关系模型．研究成果将对寒地城市快速路的运营、管理和评价提供科学依据和数据支持．     

城市快速路匝道调节与动态速度引导的协同策略

介绍了入口匝道调节和主线动态速度引导的基本方法,提出了二者协同运作的控制策略,分析了速度引导下的快速路交通流模型,并建立了以主线服务流率最大和匝道排队延误最小为目标的匝道调节与速度引导的协同函数,通过VISSIM软件进行了协同策略的模拟试验。对比结果表明,通过对主线进行预案速度引导、然后计算匝道调节率的方法可以增加主线实际通行能力10％以上,节约路线平均行程时间30％以上。     

智能网联环境下管理车道设置策略与影响因素分析

为探索人工驾驶车辆（human driven vehicle,HDV）与自动驾驶车辆（connected and autonomous vehicle,CAV）构成的新型混合交通流的运行规律,研究不同管理车道设置策略对城市快速路新型混合交通流产生的影响。首先,基于不同种类车辆间跟驰与专用道选择概率间的耦合关系,定量描述了不同管理车道设置策略条件下快速路通行能力演变机理。基于此,利用SUMO仿真平台分析了新型混合交通流条件下车辆延误的变化规律。最后,通过对车辆换道类型与换道间隙分析,研究了不同管理车道设置策略对交通流车辆间碰撞风险的影响。结果表明:CAV渗透率低于30%或大于80%,且只限制HDV在普通车道通行时,通行能力最大;CAV渗透率介于30%~80%之间,应考虑设置公交和CAV专用车道;设置公交和CAV专用车道但不限制其通行路权时,路段平均延误最小且几乎不受CAV渗透率的影响;当只为CAV或多乘员车辆（high-occupancy vehicle,HOV）设置管理车道时,会增加车辆碰撞风险。这说明CAV渗透率是建立合理的管理车道设置策略的重要参考因素,CAV渗透率对设置管理车道路段的通行能力有很大影响,而路段平均延误和交通流车辆间碰撞风险则更受管理车道设置策略的影响。     

互通式立交中集散车道的设置

设置集散车道能有效地提高存在交织运行的互通式立交的通行能力.我国现行交通规范中有关集散车道设置方面的规定缺乏统一的技术标准,集散车道的设计具有一定的随意性.参照国内外有关车辆交织运行的相关研究成果,从交织区间长度、主线直行交通量和交通标志的布置等三个方面论述了互通式立交中集散车道的设置原则;结合我国互通式立交的设计要求和工程实例,提出了集散车道的长度、横断面布置和分隔带设计的方法,为集散车道的详细设计提供相应了的理论依据.     

高速公路交通流密度控制器设计

高速公路宏观控制方法的目的在于防止交通拥塞,至少避免由于交通的多相性引起拥塞状况的恶化,通过寻求控制策略达到理想的交通密度轮廓,然而,由于交通模型的强耦合性和非线性,高速公路密度控制方法研究进展较慢。本利用非线性积分器的backstepping方法,分析和设计控制方案,提出了一种针对自动化公路系统（AHS）的道路交通控制器,这种控制器在宏观水平上操纵,能够使拥塞的高速公路交通密度快速收敛到期望值κai(n）。