基于车道选择及行车轨迹的左转导向线设置方法

为利用左转导向线提升交叉口车流运行安全和效率,分析了左转车辆从进口道至出口道的车道选择行为和行驶轨迹特点。根据随机效用理论建立了左转车辆出口车道选择模型,采用圆曲线和平曲线构建了左转车辆行驶轨迹模型,并提出两种左转导向线线型和3种左转车流引导方式。搭建交通仿真模型,对6种设计方案进行比选,分析了车型比例对引导效果的影响。结果发现:车辆所处进口车道、自身车型、转弯角度、同车道前车车型均显著影响左转车辆的出口车道选择行为;平曲线和圆曲线均适用于规则和不规则交叉口;设置平曲线引导左转车辆运行不仅可规范车流运行秩序而且可提升车流运行性能;为平衡通行效率和停车次数,不宜设置过多的导向线;这些结论不受车型比例影响。在城市道路交叉口,建议使用平曲线对左转车流设置导向线。当左转车道不止一条时,建议至少设置两条左转导向线。     

渠化可变导向车道交叉口预设信号配时优化模型

为了充分利用渠化可变导向车道交叉口的时空资源,建立了以交叉口车辆总延误最小为优化目标、以可变导向车道功能和相位有效绿灯时间为决策变量的预设信号配时优化模型。使用交通仿真软件VISSIM对本文模型进行了模拟验证。结果表明,可变导向车道功能和相位有效绿灯时间存在最佳组合,这种组合能使各股车流的车均延误最小、各进口道的平均排队长度和最大排队长度最短。为了进一步考虑多时段信号控制问题,提出了渠化可变导向车道交叉口多时段预设信号配时设计流程。研究成果能够合理地设定信号交叉口任一时段可变导向车道功能与信号配时方案,可以有效地提高交通流运行效率,为可变导向车道控制提供理论依据与方法。     

高速公路主线相互合流至出口最小间距的研究

针对高速公路主线相互合流紧接主线的出口路段间距过小,可能导致驾驶员错过出口或发生交通安全事故的现象,以高速公路主线相互合流至主线出口最小间距为研究对象,确定满足其需求的最小长度.基于驾驶员不熟悉路况的最不利情况下,研究主线相互合流至主线出口之间的间距需考虑6个部分,分别是主线相互合流构造距离、车流重新分布距离、认读标志距离、车辆换道距离、安全确认距离及出口减速段.从安全角度出发,建立主线相互合流构造距离计算模型;结合主线相互合流后的交通流特性,根据不同的主线相互合流方式及车道数,确定换道类型和换道次数,并以此计算出车流重新分布所需距离.根据车辆进行换道时的特征和轨迹,建立五阶多项式换道模型,计算车辆换道距离;提出最小间距建议值,并对建议值进行仿真验证.结果表明,当且仅当间距大于等于建议值时,冲突率满足模糊隶属度评价,安全水平为安全.最小间距计算模型合理可靠,据此计算的最小间距建议值可保证行车安全.     

交叉口可变导向车道控制优化模型

为了均衡交通流向分布且保证控制方案平稳过渡,提出具有可变导向车道的交叉口时空资源优化模型以及可变导向车道标志与信号灯组协调控制方法。为验证本文模型与方法的有效性,借助数学软件MATLAB、交通仿真软件VISSIM及其信号控制逻辑工具VisVAP,使用一个算例对比分析可变导向车道控制方案与固定导向车道控制方案。结果表明:与固定导向车道控制方案相比,可变导向车道控制方案使具有可变导向车道的进口道及交叉口的车均延误分别降低3%~50%和7%~15%,说明可变导向车道控制优化模型能适应交叉口交通需求的潮汐特性,可变导向车道标志与信号灯组协调控制方法能保证交通流安全、平稳运行。     

基于串级MPC和EPS的集成驾驶员转向车道线保持

针对电动助力转向( EPS)作为转向执行机构的车道线保持的控制系统设计及保留驾驶员对车辆操控问题,提出基于串级模型预测控制( MPC)和EPS集成驾驶员转向的车道线保持系统. 在车道线识别视觉系统空间,建立车道线保持状态空间模型,设计基于MPC的车道线保持控制器( LMPC) . 建立EPS状态空间模型,设计基于MPC的EPS车辆前轮转角控制器( EMPC) . LMPC与EMPC经逆转向机构模型组成串级控制结构. 分析驾驶员转向对车道线保持控制的影响,进而通过保留驾驶员对车辆控制来提高处理紧急事件的能力. 仿真结果表明:在不同车速和不同曲率道路下,该控制策略均能快速消除横向位置偏差和航向角偏差,保证车辆沿着车道线行驶,具有较好的适应性和鲁棒性. 驾驶员转向可以改善车道线保持和提高车辆主动安全性.     

高速公路汽车辅助驾驶安全换道模型

为解决高速公路行车危险状态下驾驶员有意识换道过程中发生的车辆碰撞等交通事故问题,在前期研究车道偏离预警的基础上.针对确立的典型换道场景,建立了更加符合实际的基于换道过程中车辆加速行为的安全换道模型,并借助Matlab软件开发的仿真程序对建立的模型进行了仿真分析。结果表明,本文建立的模型具有较好的实用性,可为进一步建立车辆安全换道辅助系统奠定基础。     

毗邻互通立交特长隧道交通组织方法

为响应毗邻互通立交特长隧道换道通行的客观需求,解决交通组织中车道控制方式和控制路段长度问题,通过防侧滑和防侧翻临界安全状态分析,建立了基于最小车头时距的车辆变道最小安全距离模型,测算特长隧道洞内或连接段变道最小安全距离.针对单向3条车道及以上特长隧道存在二次变道的实际情况,以保证前后车保持安全距离变道为目标,构建了单次...     

基于驶出成功率的高速公路出匝车辆行驶模型

通过建立出匝车辆行驶模型,研究了高速公路出匝车辆的行驶特征.建立了出匝车辆的变道过程模型,并结合主线车辆分布特点,研究了车辆的最小可变道间隔与出匝成功率.研究表明,交通流适中,三车道最内侧驾驶员驶出高速公路可用距离为1 000 m左右时,驶出成功概率可达到90%,且之后逐渐趋于平稳;当可用距离低于600 m时,驶出成功率低于60%.若要继续保持或追求较高的出匝成功率,出匝车辆可用距离应依照曲线适当增加,且车流量越高,驶出成功率的提升难度越大.     

苜蓿叶立交集散车道连续入出口最小间距研究

《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）中对互通式立体交叉同侧入口与下游出口（简称连续入出口）之间的间距尚未规定,当连续入出口距离较小时,交织车流相互影响,不仅降低通行能力,还会影响区域交通安全．本研究选择苜蓿叶立交主线设置集散车道的情况,通过分析此区域车辆运行特性,确定连续入出口最小间距的计算模型．根据《公路通行能力手册》确定交织类型与交织区车辆速度等关键参数,计算出交织区长度与饱和度,并对交织区长度和服务水平进行检验,提出苜蓿叶立交集散车道连续入出口最小间距推荐值．利用VisSim软件构建连续入出口路段的交通仿真模型,以冲突率为安全性评价指标,对不同设计速度组合下最小间距推荐值的仿真冲突率进行评价．结果表明,推荐的入出口最小间距安全水平为安全、较安全和临界安全,故间距推荐值合理．研究成果可为苜蓿叶立交集散车道的连续入出口设计提供参考,完善相关规范与设计细则．     

基于排队论模型的偏置右转车道长度设计

为了解决因城市交叉口交通渠化中偏置右转车道长度设置不合理,导致右转车辆在交织分流区域与直行车辆冲突的问题,通过对偏置右转车道设置条件和红绿灯信号周期分析研究,运用排队论计算直行等待区信号周期内车辆排队长度以及常规状态下车辆制动距离,结合高密度状态下的车辆右转行为分析,提出了一种测算偏置右转长度的新算法。以淮安市承德南路与枚乘东路交叉口为例,借助VISSIM仿真,结果表明经该算法优化后的偏置右转车道长度能够减少车辆在该交叉口的延误时间,提高其通行效率,缓解拥堵问题,保证车辆运行环境的安全。     

借对向出口车道左转交叉口交通控制方案优化

为提高借对向出口车道左转交叉口信号配时的科学性以及交通流运行效率,提出借对向车道左转的适用条件,将左转机动车的到达-驶离图式分为8种情况,分别建立每种情况下左转机动车的延误计算方法.以交叉口车均延误最小为目标,以周期时长、主信号与预信号各相位绿灯时间、借对向车道左转车道的长度为优化变量,建立了交叉口信号控制方案优化模型,并采用遗传算法进行求解.以算例的形式对所建立的优化方法进行验证,并与传统控制方法进行对比.结果表明:优化方法可以提高左转机动车通行能力,减少其所需绿灯时间,进而缩短交叉口周期时长;左转相位绿灯时间的缩短减小了直行相位的红灯时间,进而缩短了交叉口的车均延误,在高峰期交叉口车均延误下降比例达到23.8%.     

车辆跟驰理论的实用研究

分析了同一车道上行驶的一队汽车的跟驰特性,用车辆跟驰方程描述其运行状态,以此建立了直行车队通过灯管路口的数学模型,可用计算机求解车队中任一辆汽车在任一时刻的距离、速度和加速度,以便应用于线控和通行能力的计算。     

信号交叉口展宽车道交通运行特性

为了解信号交叉口展宽车道的交通运行特性,采用现场调查和统计分析相结合的方法,对设置展宽车道的平面交叉口进行现场观测,选取交通量、车头时距、车道使用率和事故类型4项指标作为特征参数,分析各参数的变化规律,进而获得展宽车道的交通运行特性.研究表明:展宽车道在提高信号交叉口通行能力的同时,其车头时距具有明显的"两阶段"性,同时具有车道使用率低、刮擦事故多的特征.展宽车道设置时,需配合交通标志标线布设措施,做好渐变段、视距及下游长度优化设计.     

路外停车驶入对出入口交通流影响模型

为寻找停放车辆的驶入特征与主路车流速度之间的变化规律,以路阻函数(BPR)模型为理论基础,以城市路外停车场出入口接入主路的最右侧车道为研究对象,通过实测数据分析,建立了无停车驶入时出入口影响区范围内该车道的路阻函数模型及停车驶入后对该车道的影响模型.研究结果表明,当无停车驶入时,最右侧车道的车流速度仅与本车道流量密切相关,且该车道的利用系数仅为0.384;当有停车驶入时,最右侧车道的车流速度与停放车辆的驶入频率、驶入影响时间、减速距离及本车道流量等参数密切相关.通过对影响模型的各个参数进一步进行敏感性分析发现:受停车影响后的社会车辆的平均车速与停放车辆的减速距离呈现反比关系,与停放车辆的驶入影响时间呈现正比关系;当减速距离小于10 m时,社会车辆的速度受停车驶入影响变化幅度大.     

基于双五次多项式的智能汽车换道路径规划研究

快速准确地进行换道路径规划、有效跟踪期望路径以及换道过程中保持车辆的操纵稳定性,是保障智能汽车主动安全的核心技术.针对智能汽车主动换道过程中的路径规划问题,引入中转位置,提出基于双五次多项式的路径规划策略,以提高换道路径的平滑性,保证车辆换道安全性,满足换道实时性要求.对主动换道场景进行分析,确定换道初始及目标位置;基于车辆换道过程中的临界碰撞点,提出双五次多项式换道路径规划策略;建立联合仿真模型,针对不同道路状态进行主动换道仿真试验.结果表明：由于引入了中转点,利用双五次多项式规划方法得到的换道路径在临界碰撞状态前有更明显的侧向位移,能避开前方障碍车保证了换道安全性;换道中转位置处车辆最大侧向加速度不超过2 m/s²,保证了换道过程中车辆操纵稳定性;在干燥路面与湿润路面工况下,换道所需纵向安全距离减小20 m左右,保障了换道过程的纵向碰撞的安全性.研究结果可以为智能汽车主动换道路径规划提供理论及实践依据.     

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。     

路口拓宽条件下专用左转车道通行能力分析及设计方法研究

通过路口拓宽设置专用左转车道,是改善交叉口运行条件、提高交叉口通行能力的一种有效手段.笔者通过对双左转车道饱和流量数据的分析,提出了在设计和分析时,应对内、外侧左转车道分别进行的建议,并给出了左转车校正系数的建议值.拓宽车道宽度与饱和流量的实测数据进行回归分析,得出专用左转车道宽度与饱和流量的二项式关系模型,并依据此模型给出了宽度校正系数.采用概率与统计分析的方法,找出了拓宽车道长度、直行车比例和拓宽车道上平均车辆数的关系,并推导出拓宽车道长度与通行能力关系模型.     

信控交叉口公交专用车道动态共享实时控制方法

针对目前交叉口拥堵、公交专用车道利用率低的问题,提出一种信控交叉口公交专用车道动态共享实时控制方法。利用GPS定位实时获取交叉口处公交车的位置,并通过交通检测设备获取专用道内小汽车车辆数,结合主信号显示情况综合计算当前时刻公交专用道共享前后交叉口车辆总延误。将延误大小判断结果反馈给车道信号,车道信号显示红灯或绿灯以提醒司机是否能够进入公交专用道。引入受影响车辆概念,建立以减少交叉口车辆总延误为目标的公交专用车道共享控制模型。通过对当前时刻主信号显示红灯和显示绿灯两种情况分析,提出一种综合考虑车辆司乘系数、受影响车辆的交叉口延误计算方法,得到共享公交专用车道前后交叉口车辆总延误差值的表达式。利用示例数值模拟在多种不同场景下车道信号的显示情况,分析了专用道内已有车辆、公交车位置以及主信号显示情况对车道共享的影响。结果表明：该控制方法较符合实际情况,并能有效提高公交专用车道利用率,能够充分利用交叉口绿灯时间,为解决公交专用车道的动态共享、缓解道路拥堵提供了一种新的思路。     

差分方程模型在交通流计算中的应用研究

针对交通流计算中车道被占对道路通行能力的影响以及所导致的车辆排队长度等问题,本文给出了一种能快速计算车辆排队长度的数学模型,且以此可以分析不同车道被占对道路实际通行能力的影响。首先明确道路实际通行能力的定义,并将车道被占后的时间离散化,然后根据车辆流动数量关系建立车辆排队长度的差分方程计算模型。通过实际视频资料的验证,利用差分方程模型计算的结果能很好地与实际情况相吻合。该研究结果能用于车道被占后,为上游路口车辆放行数量与放行方向等交通信号控制提供预判依据。