改进K-shell算法的城市道路网关键交叉口识别

交叉口重要性不仅与自身属性相关,还受相邻路段属性的影响,针对城市道路网中关键交叉口识别方法准确率不足的问题,提出一种考虑城市道路网特性的改进K-shell算法。即在传统K-shell算法基础上,综合考虑交叉口及其相邻路段的结构特性与交通特性,提出交叉口重要度的概念,利用CRITIC法确定交叉口重要度中相关指标的权重系数,对城市道路网中的交叉口进行重要性排序。以哈尔滨市二环内道路网为例,构建级联失效模型,分析随着失效交叉口比例的增加,不同排序方法下的网络效率、网络最大连通子图比率、故障节点比率的波动情况,结果表明,改进K-shell算法能够更加有效地识别城市道路网关键交叉口。

虹桥路—延安路—古北路六路复杂交叉口改善研究

平面交叉口特别是复杂不规则的平面交叉口,往往是城市道路网络中运行效率最低、交通拥堵频发、事故率最高的秩序乱点、交通堵点和事故黑点。研究堵点交通治理措施,并随着路网的更新完善和交通流特征的变化进行动态优化和调整,是提高路网运行效率的关键。以上海市虹桥路—延安路—古北路六路复杂交叉口为例,在现状已经做了大量优化工作的基础上,从网络分流、交通组织、节点设计等角度进一步研究改进措施,并运用交通仿真技术,验证改善方案的有效性。

道路环形交叉口机动车冲突风险区识别模型研究

为定量识别城市非信控环形交叉口区域内的机动车冲突风险易发生点,降低环形交叉口的事故发生率,本文构建针对非信控环形交叉口机动车冲突风险识别模型。首先,利用无人机采集高精度、连续的多车辆轨迹视频,结合Kinovea视频运动分析软件实现运行车辆状态识别与跟踪,并记录车辆每一帧的运动数据;其次,基于交通冲突识别指标TTC(Time to Collision),提出适应环形交叉口道路线形特征的车辆TTC计算方法,并使用累计频率法确定严重、一般和轻微冲突的阈值分别为1.2,2.8,4.4 s;最后,通过绘制高峰和平峰交通冲突空间异步图,并结合交通冲突数和严重冲突率,对环形交叉口的36个子区段进行交通冲突风险等级评定。研究结果显示:在高峰时段,某一子区段的平均交通冲突发生次数约为15次,严重冲突率为17.45%;在平峰时段,某一子区段的平均交通冲突发生次数约为8次,严重冲突率为8.28%。重度风险区域在高峰时段占比达到50%,而在平峰时段为8.33%,这些重度风险区域主要集中在交织区段。因此,环形交叉口在高峰时段且位于交织区段的情况更易发生交通事故。本文研究成果有助于交通管理部门了解环形交叉口在不同时段和区段上的交通冲突情况和特征,以便采取相应的预警和管理措施。

基于交通冲突的城市道路近距离交叉口安全性研究

城市道路近距离交叉口有换道需求的车辆需在较短间距完成变道,区间内交通流交织干扰严重,是交通事故的主要成因.为研究近距离交叉口交织段冲突的严重程度,提出交通冲突强度(ITC)的定义,采用交通冲突空间强度(SITC)和时间强度(TITC)分别量化研究区间在单位通行距离和时间上的冲突强度指标.综合分析区间交织段交通流运行特征,采用交通微观仿真手段在考虑相邻交叉口区间多种道路交通参数条件下(如:交叉口间距、V/C、行驶速度等),确定交通冲突强度判定阈值,通过灰色聚类方法提出了相邻交叉口交通冲突危险程度等级划分建议值.最后,运用交通冲突强度方法剖析了工程实例相邻交叉口交通冲突状态,并对工程实例改善前后的交通冲突强度进行了对比分析.研究表明:交通冲突空间强度指标具有静态属性,交通冲突时间强度指标综合了速度参数,具有动态属性,交通冲突强度可以量化交织段冲突程度,筛查交织干扰严重路段,“左转右置”改善方法可有效降低左转需求大的近距离错位交叉口交通冲突强度.

智能网联环境下信号交叉口车辆轨迹重构模型

车辆轨迹数据提供了大量的时空交通流信息,可用于各类交通研究.传统车辆轨迹模型多以人工驾驶环境为研究对象,普遍未考虑由常规车(RV)、网联人工驾驶车(CV)以及智能网联车(CAV)组成的混合交通流的影响.为解决该问题,构建智能网联环境下信号交叉口全样本车辆轨迹重构模型.首先,介绍并分析智能网联环境下城市道路交叉口处车辆组成及排队通过情况;然后,构建城市道路混合交通流轨迹数量估计模型,并针对前后车的排队情况提出虚拟车的概念,用于估计不同车辆的交通状态;最后,设计数值仿真实验分析交通流密度和网联车渗透率对模型的影响,并基于NGSIM数据进行实例验证.结果表明:轨迹重构模型的数量误差和位置误差均随着交通流密度和网联车渗透率的增大而减小,如交通流密度由20 veh/km增大至50 veh/km的过程中,模型数量误差和位置误差均呈现下降趋势,且最大误差分别不超过6.88%和8.02 m;与网联人工驾驶车渗透率相比,智能网联车的渗透率对模型结果影响更大.

无信控交叉口网联车辆动态碰撞风险检测与预警策略

针对无信控交叉口碰撞事故多发的问题,面向网联人工驾驶环境,研究提出了一种基于车车通信的无信控交叉口网联车辆碰撞动态风险检测与预警策略。在构建典型无信控交叉口场景的基础上,设计了一种基于多项式拟合的车辆轨迹模型;融合利用碰撞到达时间和风险暴露时间作为风险检测指标,构建了一种圆形-双圆车辆模型实现车辆碰撞风险检测;综合考虑了驾驶人异质性及其交互行为,提出一种基于博弈论和遗传算法的两级碰撞预警策略;基于SUMO搭建仿真环境对预警策略的有效性及适用性进行测试分析。结果表明,所提策略能够准确识别出所有的碰撞事件并触发预警,预警成功率达到100%;在不同比例驾驶人组成测试工况下,所提预警策略均能显著降低碰撞率和平均碰撞动能。

基于驾驶员脑电微状态分析的草原公路交叉口交通设施组合研究

为解决典型草原公路交叉口交通标志组合设置现存问题,针对性优化交叉口交通工程设施组合设置。通过模拟试验,采集40名驾驶员的脑电信号,聚类为5种(MS1—MS5)微状态地形图,并对驾驶员的反应时间和微状态的持续时间、覆盖率、出现频率、转换概率进行统计分析。试验结果表明,在草原公路交叉口交通设施组合的认知过程中,驾驶员脑电微状态中的默认网络和背侧注意网络发挥主要作用;MS4的持续时间和MS1—MS3的转换概率随交通设施增多呈上升趋势,可以作为评估驾驶员认知负荷的直接指标;微状态指标和反应时趋势分析发现在信息量等级C,即4种交通工程设施组合时驾驶员大脑状态具有最佳表现,认知能力最强,负荷较小且反应最快。

基于规则的信号交叉口纯电动公交节能驾驶策略

为解决纯电动公交在通过信号交叉口时能耗较大的问题,本文提出一种旨在最小化电量消耗的基于规则的两阶段驾驶策略,能够实现通行策略场景的合理划分选择及充分优化加减速调整曲线凹凸性,同时,不牺牲乘客舒适度和通行时间。在策略第1阶段,结合车辆运行状态和通过车路协同技术获取的交叉口信号相位和时序信息,提出4种交叉口通行策略的划分与判断选择方式,包括匀速通过策略、加速通过策略、减速通过策略和制动停车策略;在策略第2阶段,利用基于XGBoost算法的能耗估算模型和基于加减速特征参数的曲线模型,优化策略场景中匀速过程、加速过程和减速过程的速度曲线;最后,结合VISSIM仿真验证4种通行策略的有效性。结果表明,所提出的策略可以有效减少电量消耗,在4种驾驶场景下,降低了29.8%~34.2%的能耗。此外,分析发现,在经济车速以上和以下的最佳速度节能曲线均为凹凸形曲线,因此,通过对比实验进行不同速度调整范围的最节能曲线凹凸性规律总结,该结论可以为纯电动公交车的节能驾驶提供更易于操作的驾驶引导。

无信控交叉口驾驶人潜在危险感知能力评估

为量化无信控交叉口驾驶人潜在危险的感知能力,组织驾驶人实车驾驶试验,实时采集驾驶人眼动特征参数。解析熟练和非熟练驾驶人直行通过无信控交叉口模式下的扫视和注视规律,引入马尔科夫链模型,阐释驾驶人注视转移特性,揭示驾驶人视觉搜索与潜在危险感知特性的内在联系。结合熟练和非熟练驾驶人各映射指标下的统计学分析,萃取驾驶人潜在危险感知能力表征参数。基于灰色近优综合评价法,构建驾驶人在无信控交叉口场景下的潜在危险感知能力评估模型。研究表明:直行条件下,无信控交叉口下非熟练驾驶人的水平搜索广度、垂直搜索深度和扫视强度显著低于熟练驾驶人;相较于熟练驾驶人,非熟练驾驶人兼顾道路两侧信息的能力较弱,且注视概率的适时调配机制不够灵活;熟练驾驶人在无信控交叉口的潜在危险感知得分比非熟练驾驶人高31.2%;熟练驾驶人中,男性潜在危险感知能力明显强于女性,而性别对非熟练驾驶人感知绩效无显著影响。研究结果可丰富防御性驾驶相关理论体系,为无信控交叉口交通设施的优化和完善,驾驶人安全教育及评估等提供重要参考。

穿村镇公路交叉口车辆速度特性及行车安全评价

乡村振兴战略下的穿村镇公路事故治理是重大现实问题,而穿村镇公路交叉口速度特性分析与行车安全评价已经成为迫切的理论需求。选择云南省2个典型穿村镇公路交叉口为实例,采集无人机视频数据以分析穿村镇公路交叉口的车辆速度变化规律;构建危险性系数模型与Vague复合物元行车安全等级判定模型,评估穿村镇公路交叉口行车安全水平,并通过实例交叉口进行验证。结果表明:穿村镇公路交叉口车辆运行速度总体呈现“减速—加速”模式,速度最低点位于交叉口中心附近;路况复杂的多路交叉口速度分布于[40,65]km/h,波动幅度相对较小;相较于无路侧干扰的行驶场景,避让场景下交叉口车速离散度更大,车速差最大值为49.78 km/h。评价案例交叉口的行车安全性,发现车辆驶入时距交叉口中心越近,危险性系数越大,驶出时则反之;两个案例交叉口的危险性系数最大值均位于交叉口中心,该位置加速度变化最快,行车安全性最低;十字交叉口行车安全性更差,易发生交通事故,多路交叉口的行车安全性良好。研究成果可为穿村镇公路事故治理提供理论依据。

老年人对信号交叉口行人服务水平评价建模与分析

为分析老年人在信号交叉口人行横道的过街需求,对老年行人在通行时的服务水平进行评估,建立了基于主观评价和交叉口交通特征的老年行人服务水平评价模型。首先,通过现场观测和视频分析获取了33条信号控制人行横道的交通特征参数,并采用截断式问卷调查得到同步情况下过街老年人对行人服务水平评价主观值,初步选用基于非线性、线性和模糊线性回归模型。其次,通过基于30条人行横道的数据分析,采用皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数识别出了影响老年人过街服务水平的关键因素。最后,以关键因素为输入,对比分析非线性、线性和模糊线性3种回归模型,结果表明:多元非线性回归的老年行人服务水平评价模型在拟合度和误差方面表现更优,且验证组的3条人行横道数据进一步证实了该模型的适用性。

基于CPS的单交叉口信号滚动优化控制模型

为了采用现代信息技术提升单交叉口的通行效率,综合考虑信息物理系统(CPS)的特性和功能,构建了基于CPS的单交叉口信号滚动优化控制架构;提出了交叉口信号优化控制的分层建模思路与框架,实现了对交叉口不同层级的状态描述;针对不同流量环境,分别以单位时间车均预计延误和加权排队长度比作为优化目标,进行实时信号优化,构建了基于CPS的分层滚动优化模型;搭建了基于SUMO与Python的实时交互仿真环境,针对未饱和、过饱和以及饱和状态变化3种流量场景进行案例分析.算例结果表明,与Transyt、Synchro、Webster、感应控制、承载力方法相比,所提模型均取得了更优的控制效果,车均延误和平均排队长度最多分别可减少43.75%和16.05%,溢流时间最多可延长37.93%.

信号交叉口电动自行车多类别违规行为分析与建模

电动自行车违规行为对信号交叉口通行效率和安全具有显著的影响,是重要的安全管控对象。文中基于视频录像调查法获得的信号交叉口9726辆非机动车数据,对比分析了3类非机动车在骑行者个人属性和时空场景影响下的违规行为特征。以骑行者个人属性、信号交叉口特征和交通流特性3方面共14个因素作为协变量,构建基于多元Logistic回归的电动自行车多类别违规行为模型,以揭示信号交叉口电动自行车闯红灯骑行、占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为机理。研究结果表明:电动自行车在信号交叉口总体违规率为44.01%,是传统自行车的1.21倍;中老年电动自行车骑行者发生4种违规行为的可能性高于青年;女性骑行者更易发生越线等待和逆向骑行违规行为,男性骑行者更易发生占用机动车道骑行;增设协管员可有效降低电动自行车在信号交叉口的闯红灯、越线等待和逆向骑行行为,但同时会增加电动自行车占用机动车道骑行的可能性;设置左转专用相位能有效降低电动自行车占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为。

考虑编队意愿的CAV队列对混合交通流条件下交叉口通行能力的影响研究

为研究考虑编队意愿的网联自动驾驶车辆(CAV)队列对混合交通流条件下交叉口通行能力的影响,针对CAV、自动驾驶车辆(AV)、人工驾驶车辆(HDV)构成的混合交通流,考虑CAV的编队意愿,基于10种车辆跟随状态类型和4种车间时距类型,基于马尔可夫链理论,推导出车辆跟随状态类型的状态转移矩阵和状态概率分布,构建交叉口通行能力模型,分析队列时距、编队意愿、渗透率(P_(C))、最大队列规模对交叉口通行能力的影响并进行数值案例验证。研究结果表明:通行能力随CAV队列时距的减小而增加;在给定P_(C)时,通行能力随编队意愿的增强而增加;P_(C)小于0.2时,编队意愿对交叉口通行能力的提高很小,P_(C)大于0.4时,编队意愿对提高交叉口通行能力的影响变得显著;更高的P_(C)是否会带来更大的通行能力,取决于编队意愿和异质的车间时距;对于控制队列规模不超过一个最大值k_(m′),在给定P_(C)时,通行能力随最大队列规模的增大而增加,但增幅逐渐减小;P_(C)小于0.2时,提高最大队列规模对通行能力的提高较小,P_(C)大于0.6时,最大队列规模对提高通行能力的影响变得显著。

建成环境对交叉口行人事故严重程度异质性影响

为探索建成环境及其他因素对行人事故伤害严重程度的影响,通过建立均值和方差异质性随机参数Logit模型对交叉口行人事故严重程度进行异质性分析。利用行人碰撞事故数据,从行人、驾驶员、车辆、道路、环境、时间、建成环境7个方面筛选出27个影响因素,通过弹性系数分析显著变量对事故严重程度的影响程度。结果表明:地铁站可达性为“存在”是随机参数,车辆状态为“其他”会减小该随机参数的均值,降低交叉口行人事故严重程度;方差与“下午”显著相关,此变量会使随机参数的离散程度增加,分布变宽,随机性增加;不同用地类型与交叉口类型对行人事故严重程度的影响具有显著差异,用地类型为商业区、地铁站的可达性为“存在”时,交叉口行人发生交通事故的概率与伤害严重程度降低;行人有不当行为等因素显著增加了交叉口行人事故严重程度。研究结果为制定交叉口建成环境的优化改善措施提供参考和依据。

基于“信号灯”策略的无人机航线交叉口控制方法:以杭州华正起降场空域为例

近年来,城市场景下的无人机短距物流运输发展迅速,随之而来的城市空域规划问题引起广泛关注。选择无人机航线汇集的航线交叉口作为研究对象,首先分析了航线交叉口的设计影响因素与当前研究现状,接着选取其中的受控平面交叉口进行研究,引入地面“信号灯”策略加以优化。针对平面交叉口和无人机的运行特点,提出了无人机航线通用交叉口模型、信号灯优化控制策略。在杭州华正无人机起降场的真实环境中,仿真验证了本文提出的控制策略可以在保证通行能力的情况下,降低平均延误。研究结果对未来无人机航线交叉口设计和控制具有重要的指导意义。

集成Vissim-Python和Qt的信控交叉口DRL配时仿真系统设计

针对目前Vissim-Python联合仿真系统在信控交叉口DRL配时研究中算法移植性不高且难以实际应用的问题,设计一款交叉口配时仿真系统。在该系统中,为满足实际应用的需要,提出同时考虑检测器数据和倒计时的DRL配时模型,根据此模型需求,通过Python设计必要的Vissim组件接口,并封装为Gym强化学习仿真环境。为解决算法移植性不高的问题,基于深度学习框架PyTorch对配时算法的接口规范化,并使用PyQt5设计可视化操作界面,可灵活调整算法参数。为提高系统运行效率,使用四种技巧加速仿真进程。最后以珠海市柠溪路与兴业路交叉口为例进行仿真测试,结果表明,该系统运行良好,既可对实际交叉口的配时效果进行评估,也可作为相关算法研究者的测试平台。

不规则环形交叉口交通流特性研究

为分析环形交叉口通行拥堵问题,以大连市数码广场不规则环形交叉口为例,通过实测数据分析入口交通流的到达时空及速度分布特性,通过Fluent流体对交叉口交通拥堵情况进行模拟分析,并得到环形交叉口拥堵部位及缓解方案。研究结果表明:交叉口入口车流量与时间关系不大,与交叉口地理位置有关,其中早高峰小时入口到达和驶离车流量服从负二项分布,早高峰入口车速服从威布尔分布;环形交叉口拥堵情况多出现在交叉口出入口处,且短交织区拥堵现象较长交织区更严重。当内径由50 m增大至65 m时,交织角角度减小8°,环内压力减小25.6%,同时最小速度增大464%;当内径由65 m增大至80 m时,交织角角度减小4°,环内压力减小20.2%,同时最小速度增大62%。

两相位信号交叉口右转车辆礼让行人特征分析

为了提高两相位信号交叉口右转车辆与过街行人的通行安全,构建了基于多元有序Logistic模型的礼让意向模型以寻找影响右转车辆礼让行人意向的因素。在现有研究因素是否对右转车辆礼让行为产生影响的基础上,将右转车辆的礼让方式进一步细分为“软礼让”和“硬礼让”,以“不礼让、硬礼让、软礼让”3种礼让程度作为因变量,选取12个因素作为自变量构建礼让意向模型。为分析不同因素对右转车辆礼让行人意向影响的差异性,构建自变量在礼让模型中的优势比k。结果表明:右转车辆车速、人行横道长度、行人过街规模等因素k值大于1,表明这些因素增加了右转车辆对行人主动实施礼让的意向;行人行走在11~20 m长度的人行横道上会在最大程度上促使右转车辆停车礼让行人。

基于双层规划模型的“才”字形交叉口禁流向交通组织方法研究

为解决城市多路交叉口车流复杂导致的交通拥堵和交通安全问题,针对多路交叉口中的“才”字形交叉口,明确其特点,对交叉口部分交通流向禁行的必要性进行分析。基于双层规划构建交叉口禁流向交通组织模型,以局部路网中车均行驶时间最小为目标,判别交叉口各流向车流是否禁行,并确定禁流向后交通组织方案,减少交叉口内车流及冲突点数量。以哈尔滨市学府路—西大直街交叉口为例,比较禁流向交通组织方案和单向交通组织方案,发现此交叉口禁流向交通组织更优,冲突点个数减少52%,路网车均行驶时间下降0.98%。考虑交通量变化分析禁流向交通组织模型的适用性,发现OD量变化超过26%时模型适用性较差,潮汐现象明显的交叉口,应设置单向交通组织。