网联环境下的交叉口信号配时与车辆轨迹联合优化方法

文中提出一种综合考虑交叉口信号配时和车辆轨迹的联合优化法.以车辆的原始轨迹为基础,以交叉口车辆通行时间最小化为信号控制优化目标,建立信号配时优化模型来计算最优的信号周期序列和相位时间,并根据相位时间划分车辆运动轨迹为到达交叉口停车线前的加速、匀速阶段,以及驶过交叉口停车线的加速、匀速阶段,在每个阶段获取最佳的车头时距和期望速度,优化车辆的原始轨迹.基于新的轨迹再次进行信号配时优化.以交通需求量、左转比率和信号周期时长作为考虑因素,进行SUMO仿真实验将所提出的联合优化法与实时信号控制方法进行比较.结果表明:联合优化法在不同的平衡交通需求量下能够提高交叉口通行能力30.5%;在随机交通需求量下能提高交叉口通行效率17.3%;而在不同的左转比率和信号周期时长情况下能提高通行效率66.6%和21.7%,验证了提出的联合优化方法提高线交叉口通行效率的有效性.

高速公路主线侧连续出口最小间距研究

以高速公路主线侧连续出口最小间距为研究对象,通过分析驾驶员认读标志的特点,高速公路车头时距的分布规律以及换道模型特征,建立主线侧连续出口匝道最小间距模型,提出基于车道数及设计速度的高速公路主线侧连续出口匝道最小间距的建议值。该建议值比规定值稍大,有利于提高高速公路行驶车辆的出口正确率和保证高速公路的通行能力,降低高速公路出口事故率。对我国现阶段高速公路连续出口匝道的设置提供了参考,且得出高速公路主线侧连续出口最小间距与车道数有关的结论。

高速公路出口前置指示标志安全距离计算模型

为了确立安全合理的高速公路出口前置指示标志(AGS)设置位置,建立了AGS安全设置距离计算模型。将机动车驶出高速公路的行为过程分为反应期、变道期、减速期,并重点研究了AGS安全识别距离与变道期机动车行驶距离。通过建立车辆间隔距离模型与分析调查数据,研究了相邻车道符合变道要求的最小车头间距。运用概率统计与排队论方法分析特定路段的车辆分布,并引入变道成功率,全面考虑驾驶员驾驶特征,最终依据所建计算模型得出不同道路情况下AGS的安全设置距离。通过实例计算得出双向六车道与双向八车道AGS设置安全距离分别为870 m与1 620 m,计算结果与我国现行相关规范中数值有一定程度上的差异。结果表明:不同道路情况计算得出的AGS安全设置距离不同,我国现行相关规范有待改善。

移动闭塞模式下越江区间列车最小追踪间隔研究

分析了越江区间内列车按移动闭塞方式行车的区间最小追踪间隔。探讨了在移动闭塞系统下风井设置与列车最小追踪间隔的关系,根据实际工程牵引计算进行校验。

基于点线一体化的高速铁路通过能力计算研究

在分析现有高速铁路通过能力计算方法的基础上,提出一种新的通过能力计算方法。将车站虚拟为一个区间,从而将计算车站通过能力转化为计算虚拟区间通过能力,实现高速铁路通过能力研究的车站区间一体化。在车站虚拟化的基础上,计算不同列车组的最小列车间隔时间,采用平均最小列车间隔法计算虚拟区间通过能力。通过比较各大型客运站所对应虚拟区间的通过能力,选其中最小者为该区段的通过能力。新方法可以更方便地处理跨线列车和车站各项作业对平均最小列车间隔时间的影响,也可以使运行图结构更加简单,从而简化计算过程。以京沪高速铁路为例,验证该方法的可行性。

城市轨道交通列车追踪间隔与牵引能耗优化

针对城市轨道交通高峰小时列车密集追踪运行的特点,将降低列车牵引能耗和提升线路通过能力同时作为优化目标,研究列车运行操纵优化问题.给出移动闭塞条件下列车牵引能耗和最小追踪间隔的计算方式,考虑列车安全、正点运行约束,构建双目标优化模型.结合ε-约束法,提出一种基于动态规划的搜索算法求解模型.以亦庄线为优化算例,求解得到一组列车最优操纵Pareto解,体现两优化目标之间的均衡关系:列车进站过程采用两次制动操纵策略可有效压缩最小追踪间隔,为弥补两次制动过程额外消耗的运行时间,列车需付出更多的牵引能耗提升进站以前的运行速度以满足正点运行约束.

基于UIC406的铁路区间通过能力计算研究

UIC406是国际铁路联盟提出的计算铁路区间通过能力的一种方法,主要思想是尽可能压缩每列车在闭塞分区内占用的时间间隔。在阐述UIC406方法基本思想的基础上,结合目前京津城际铁路开行方案的要求,确定区间内列车组合方式,以列车距车站1个到7个闭塞分区的情况计算每一种列车组合的最小车头时距,取最大得出区间内平均最小车头时距,从而对改造后的京津城际铁路进行区间通过能力计算和评价。计算结果表明,京津城际铁路区间通过能力目前较为富裕,还有一定的提升空间,具备一定的临时添加运行线的条件。

城市快速路隧道与立交超短连接段变道概率分析

为了给城市快速路隧道与互通立交超短连接段交通组织安全管理提供技术支撑,提出一种车辆变道概率计算方法。依据变道模型中车辆的受力状态,通过抗侧滑、抗侧翻的极限状态界定车辆变道的临界安全状态,通过理论分析与数学计算提出车辆安全变道所需最小车头时距计算公式和最小变道距离计算公式。将变道行为分为单次变道、先后2次变道2种:提出了基于最小车头时距的单次安全变道成功概率计算方法;将先后2次变道视为相互独立,提出考虑必要调整时间的先后2次变道的成功概率计算方法。以深圳某快速路隧道与互通立交超短连接段为实例进行计算分析,结果表明,变道次数对变道成功概率影响最大、交通量次之、天气影响最小,其敏感系数分别为1.25,0.45,0.17;以95%的成功概率反算连接段所需长度的计算结果表明,2次变道所需长度约为同等情况下单次变道的1.9倍,且该长度增长率约为交通量增长率的2.4倍。

基于UIC406的移动闭塞模式下越江段列车运行

从信号系统控制列车的角度研究如何减小列车在越江区间的最小追踪间隔问题,以提高长大越江区间线路通过能力。首先,介绍移动闭塞模式下列车通过越江区间的运行方式,信号系统需保证线路正常运营,越江段区间风井之间仅有1列车运行;其次,结合列车运行特点,参考UIC406能力分析方法推算出移动闭塞模式下列车在越江区间内最小追踪间隔的计算模型,得出最小追踪间隔与列车在越江区间中运行速度之间的函数关系;然后,通过对所得的函数进行求导,推算出列车在区间中的最高运行速度、接近速度的取值及对最小追踪间隔的影响,并求得函数的极小值;最后,通过仿真软件验证计算模型的合理性并提出信号控制列车的优化方案。

驾驶员车头时距研究

车头时距是评价驾驶员驾驶安全性的重要指标。本研究针对驾驶员在驾驶中保持的车头时距提出了一种新的理论框架,将车辆跟驰状态分成两类:强跟驰和弱跟驰。处于强跟驰状态时,驾驶员保持最短车头时距;处于弱跟驰状态时,驾驶员保持舒适车头时距,即在最短车头时距的基础上预留出一定的心理裕量。根据大量车头时距的实测数据,本研究对理论框架的有效性进行验证。结果表明,本研究提出的理论框架能够较好地解释车头时距的实测数据,最短车头时距和舒适车头时距分别满足以1.55秒和2.60秒为均值,以0.48秒和1.13秒为标准差的正态分布,而车头时距的实测数据可以由这两个正态分布的混合分布来拟合。

通信中断时的网联车辆协作自适应巡航控制

针对自主巡航车队发生通信中断的情况,提出一种由协作式自适应巡航控制(CACC)模式切换至自适应巡航控制(ACC)模式的方法.当通信中断时,将车辆按照通信能力分组优化处理,并将通信中断车辆由CACC模式切换到ACC模式,且保持原CACC模式下的时间间距不变;为了保证车队安全,结合避碰理论和拉格朗日中值定理,提出一种基于最小安全距离的时间间距切换策略;为了保证两次切换后混合巡航车队(车队中既有CACC车辆也有ACC车辆)的稳定性,结合终值定理和频域分析法设计了混合巡航模式下的CACC-ACC控制器.最后通过仿真与现有方法对比,验证了所提出方法的有效性.