平行流交叉口左转非机动车钩形转弯优化设计

为提升平行流交叉口的运行效率,消除左转非机动车和直行机动车冲突,将钩形转弯的概念引入到平行流交叉口设计中,给出非机动车过街控制策略,并结合机动车通行和行人过街,将其整合到一个统一的优化模型中。考虑信号相位相序、绿灯时长、周期时长、左转非机动车待行区容量、非机动车清空时长、车道平衡等约束条件,以机动车通过量最大为优化目标,建立线性规划优化模型。研究结果表明:两步过街和优化设计解决了左转非机动车安全过街问题,是平行流交叉口非机动车过街设置的有效替代设计方案;在低高两种流量场景下,相对于常规设计,两步过街分别降低了35.02%、55.52%的机动车延误,优化设计分别降低了42.71%、65.60%的机动车延误;两步过街会造成左转非机动车延误大幅增加,不适用于左转非机动车流量较高的场景;常规设计机动车最大通过量受直行机动车流量和左转非机动车流量的影响最为严重,说明消除左转非机动车和直行机动车冲突,对提升交叉口通行能力作用显著,有助于推动绿色出行发展。

平行流交叉口延误计算及信号配时鲁棒优化模型

为解决平行流交叉口在实际应用中因交通波动导致主预信号协调效果不佳、移位左转车道上车辆排队溢出等问题,研究了基于情景的鲁棒优化控制方法。通过解析平行流交叉口交通运行机理,确定了交通需求、饱和流率和运行车速的随机波动会影响其运行稳定性,以此关联时变交通供给与平行流交叉口控制的耦合特征。进而构建了车均延误平均值-标准差目标函数,利用权重系数直观反映决策者对通行效率和稳定性偏好程度。在此基础上,考虑主预信号协调控制、车道功能划分、车道清空等约束条件,建立了平行流交叉口鲁棒优化模型。结合移位左转车道上车辆运行规则,基于车辆到达-驶离图式推导给出延误计算模型。研究结果表明:延误模型仿真验证中,左转和直行车均延误相对误差绝对值的平均值不超过3%,且最大值不超过6%,拟合效果较好。案例分析中,鲁棒优化相对于确定性优化,在延误均值仅增加2.24%的情况下,延误标准差降低了21.23%,说明鲁棒优化在几乎不损失交叉口通行效率的前提下,提高了平行流交叉口运行稳定性,使信号控制更符合实际交通运行需要。敏感性分析中,目标函数值随移位左转车道长度、设计速度的增加呈先减后增的变化趋势,故设计阶段移位左转车道长度的取值应与交通需求相匹配,而主预信号直行相位差计算过程中设计速度的取值应比现场调查的实际运行速度平均值略大。

双开口式逆流左转车道几何设计及信号配时优化

为解决单开口式(即仅有1个预信号开口)逆流左转车道(即通过预信号控制动态借用的出口车道)的长度与左转交通需求匹配效果不佳的问题,通过对单开口式逆流左转车道的设计进行分析,提出1种双开口式(即设置2个预信号开口)逆流左转车道的设计及控制方法。结合逆流左转车道的车辆运行规则,分析单开口式、双开口式逆流左转车道上车辆排队行为特征差异,构建逆流左转车道通行能力计算模型和延误计算模型。考虑主预信号协调控制、饱和度、交通波传递等约束条件,以车均延误最小为优化目标,采用0-1变量表示各个预信号开口是否启用,将常规设计、单开口式、双开口式信号配时整合到1个统一的混合整数非线性规划优化模型中,并给出逆流左转车道长度的设计依据。通过案例分析发现:①在逆流左转车道长度为80 m时,交叉口通行能力提升幅度最大;②当通行能力满足需求时,逆流左转车道长度越短,交叉口延误降低越明显;③若为保证通行能力而采用较长的逆流左转车道时,双开口式逆流左转车道通行效率优于单开口式;④综合考虑延误、通行能力等因素,单开口式逆流左转车道长度宜设置为40~60 m,而双开口式宜设置为80 m左右;⑤双开口式逆流左转车道可根据需要选择是否启用每个预信号开口,应用较为灵活,适用于各种流量场景。

连续流交叉口左转非机动车交通组织创新设计

为解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题,提出一种左转非机动车过街创新设计方案,对比常规设计和两步过街方案,将3种方案整合到一个统一的优化模型中。以交叉口机动车通过量最大为优化目标,建立混合整数非线性规划优化模型,将其转换为非线性模型以便于求解,并利用VISSIM仿真验证3种方案的运行效益。结果表明,两步过街和创新设计相对于常规设计能提升交叉口机动车通行能力,且在高流量场景下拥堵改善效果更佳,分别能降低55.58%、57.18%的机动车延误;常规设计不适用于直行机动车流量较大的场景,两步过街和创新设计不适用于左转机动车流量较大的场景;常规设计和两步过街左转非机动车流量增加,会导致机动车通行能力迅速下降,创新设计受左转非机动车流量的影响较小,在各种流量场景下适用性较好。

双开口式出口道左转交叉口信号配时优化模型

为解决在综合功能区设置过长时单开口式出口道左转交叉口应用效果不佳的问题,提出了双开口式出口道左转交叉口控制策略。通过解析单、双开口式运行机理,构建逆流左转车道理论通行能力计算模型,以机动车通过量最大为优化目标,建立信号配时优化模型。结果表明,若常规左转车道数等于预信号开口车道数,两种开口方式理论通行能力是相同的,而当常规左转车道数大于预信号开口车道数时,双开口式的理论通行能力大于单开口式;敏感性分析发现出口道左转交叉口理论通行能力随综合功能区总长度、左转比例的变化总体上呈先增后减的趋势,双开口式综合功能区总长度宜在80~100 m。

重大突发公共卫生事件下城市应急医疗物资优化调度研究

针对新型冠状病毒肺炎(新冠肺炎)疫情防控中应急医疗物资调度不尽合理、集配中心中转效率不够高等问题,重新设计了重大突发公共卫生事件下城市应急医疗物资调度与配送体系,并给出了应急医疗物资的分类方法。从医疗物资使用需求和库存估计可使用时间2个维度构建需求点紧急度指标,考虑突发公共卫生事件特征,以加权的需求满足率最大化为主要目标、车辆行驶距离最小化为次要目标,构建应急医疗物资动态分配模型,并通过算例验证了模型的有效性和可行性。结果表明:所构建的模型能够兼顾医疗物资分配的公平和效率,符合突发公共卫生事件中应急医疗物资供给和需求的动态变化特性,确保在物资短时间供给不足的情况下各需求点也能公平获取一定比例的物资;且模型仅要求各需求点上报各种品类医疗物资的使用人数和库存量,同时模型还给出数据缺失时的自动计算办法,可操作性更强;运用紧急度指标对需求满足率最大化目标进行校正,解决了各需求点因需求量差异对公平分配造成的影响,使得应急医疗物资分配更加合理。研究成果结合了新冠肺炎疫情防控中应急医疗物资调度的具体过程,使得分配模型更符合实际需要,可为城市应急医疗物资优化调度提供决策依据。