快速路匝道入口智能网联车协同合并控制研究

针对快速路匝道入口场景在高车流量的情况下容易发生交通拥堵的问题,提出了一种快速路匝道入口智能网联车(connected and automated vehicles,CAV)协同合并控制的解决方案,将问题解耦成多车顺序决策和车辆运动规划两部分。其中多车顺序决策对通行效率起到重要作用,因此设计了一种基于状态评价模型(state evaluation model,SEM)的多车顺序决策算法。该算法首先建立状态空间并初始化,考虑通行效率和车辆延迟设计状态评价函数,通过状态转移关系选择出最优状态,最终回溯得到最优通行顺序。根据车辆状态和到达冲突点时间,控制器实时推导各车辆纵向速度的解析解,实现车辆运动规划。仿真和实验结果表明,该方案在满足交通系统实时性要求的同时能有效提高快速路匝道入口的通行效率,缩短车辆延迟,降低燃油消耗。

地下道路匝道入口段车辆运行特征

采用驾驶模拟器研究了地下道路匝道入口段车辆的运行特征。试验场景包括从左侧进入主线和从右侧进入主线,并分别设置一级、二级和三级服务水平的主线交通流环境。采集了匝道入口段车辆的行驶速度、加速度、横向偏移量及位置信息等数据,通过配对样本t检验和单因素方差分析了车辆运行特征的影响因素。结果表明,匝道布置方式、主线交通环境等因素对匝道汇入车辆的运行特征均有显著影响。最后通过回归分析建立了车辆在加速车道的行驶距离回归模型。

基于复合分布的高架道路匝道入口处延误计算

分析了高架道路车流、入口匝道车流及其所构成的系统。指出复合分布是适合高架车流分布的一个理想模型，匝道上车辆插入高架车流的过程形成一个排队系统。当匝道上到达车流服从Ｐｏｓｓｉｏｎ 分布时，利用排队论建立了车流具有复合分布的高架道路的匝道入口处交通延误计算公式，并推出其具体表达式。

高速道路匝道入口控制设施的实施对道路通行能力的影响

本文利用可接受间隙和交通需求──通行能力控制模型，建立匝道交通量与匝道连接点上游路段交通量在各级服务水平上的对应关系，并讨论了匝道入口控制，对下游路段最大服务交通量的影响，得出对高速道路实施匝道入口控制的必要性和时机。

高速公路匝道入口区安全评价研究

首先介绍了利用VISSIM和SSAM软件进行综合仿真的流程,并通过实际调查数据对模型参数重新进行了标定,在假定固定车型比例的基础上,研究了高速公路匝道入口区V/C、限定速度和加速车道长度对交通冲突数量的影响,利用VISSIM和SSAM软件进行了仿真。仿真结果表明:高速公路匝道入口处交通冲突数量随着V/C、限定速度的增加而增加,随着加速车道长度的增加而减少,当加速车道长度增加到400m时,交通冲突数量接近为0。

城市地下快速路匝道入口车辆运行特征分析

以实车驾驶数据为基础,对比分析在地下、地上快速路上车辆行驶速度的差异性及变化特征;对车辆在地下快速路加速车道上的行驶距离进行分析研究。对比实测值与计算值,参照国内外加速车道长度取值,建议城市地下快速路主线限速60km/h、匝道限速40km/h的情况下,加速车道的长度不小于110m。

基于主线密度预测的快速路入口匝道控制方法

针对快速路入口匝道区域拥堵问题,本文提出一种基于交通密度预测的入口匝道控制方法。通过分析快速路匝道区域的交通特性,定义交通流缓行状态,利用经典宏观交通流模型对快速路主线的历史密度进行统计,基于速度、密度参数进行聚类分析量化缓行状态交通参数特征。基于城市交通流的日变化特性,利用时间序列模型对交通密度进行短期预测,基于预测结果识别缓行状态。针对交通缓行状态,提出一种快速路主线交通密度与入口匝道排队长度的协同控制模型,通过控制入口匝道进而控制主线下游密度不超过临界密度,利用PSO-PID(Particle Swarm Optimization-Proportional Integral Derivative Control)算法对控制模型进行求解。以南昌市洪都大道快速路为例,对晚高峰缓行时段进行仿真分析,并与经典的匝道控制方案进行对比分析。结果表明:本文模型相较ALINEA模型,将匝道调节率提高11.0%,匝道平均排队长度和平均延误分别降低了14.8%和13.5%。

高速公路服务区入口匝道减速设施对驾驶行为的影响分析

通过调查分析服务区入口匝道减速设施的现状设置问题,制定减速垄、横向减速标线与纵向减速标线3种减速设施的服务区入口匝道设置方案,采用3D软件搭建不同设置方案的仿真场景,并开展驾驶模拟实验;选取行驶速度、行驶加速度及刹车踏板开度3项驾驶行为指标数据分析了服务区入口匝道减速设施对驾驶行为影响的显著性及减速设施作用下驾驶行为的变化规律与敏感性,根据驾驶行为数据分析结果及设置经验,提出高速公路服务区入口匝道减速设施的设置建议.

城市快速路入口匝道控制研究综述

入口匝道控制是城市快速路交通缓堵的重要手段。为全面了解其研究现状及发展趋势,回顾了入口匝道控制自提出以来近60年的发展历程,系统梳理了入口匝道控制逻辑与类别,聚焦入口匝道控制的方法论演进。研究发现:入口匝道控制范围从局部最优向全局最优发展;入口匝道控制对象由宏观交通流控制向微观车辆控制发展;入口匝道控制的建模方法从确定、均质和静态等模型假设向考虑交通流随机性、异质性和动态性方向发展;入口匝道控制的求解方法分为数学推导和搜索算法两类,在收敛性和普适性方面各具优势。最后,分析了入口匝道控制研究现状,并指出了未来4个重要研究方向,包括宏观与微观交通流协同控制、入口匝道控制的抗干扰与自恢复能力提升、大规模快速路网控制的高效可靠求解,以及网联环境下的智能控制技术实现。

快速路入口匝道区域交通拥挤影响因素分析

快速路入口匝道区域交通拥挤日益严重,系统研究其拥挤影响因素对提高路网效益极为重要。目前影响因素的分析较少从快速路与普通道路相连接的交通状态同时考虑,且多以断面为分析对象而非车道级研究。在车道基础上综合考虑快速路与普通道路的交通流情况,通过分析选择流量、车道运行通行能力等5个交通参数,构建入口匝道流量等7个变量,利用上海市快速路入口匝道区域数据,建立入口匝道区域主线下游各车道的面板回归模型,进而确定入口匝道区域交通拥挤的主要影响因素及其系数。模型整体回归误差在12%以下,具有较高的准确性。

基于车流波动理论的匝道达到控制与仿真效果评价

以匝道达到控制为主体的合流区主动交通管控是高速公路与城市快速路在提升交织区通行能力与交通安全采用的重要方法。采用历史真实交通数据,结合优化的速度波动理论模型,构建车辆在拥挤流交织过程中的运行状态模型,量化分析混合控制决策下最优化的管控方案,并通过优化的仿真平台,获取车辆轨迹、分布及冲突状况等信息,验证结论的实际效果。以秦洪立交为例进行模型试验论证,对比匝道单一控制与匝道主线混合控制的优化效果。结果表明,相对于无管控状态,单一匝道控制下冲突减少52.5%,但车辆延误增长20.5%;混合控制下冲突减少68.1%,且车辆延误降低12.0%。由此可知控制模型对匝道交通安全与效率有明显优化效果。其中,采用匝道主线混合控制时效果最佳,有效提升匝道通行效率和交通安全效益。

高速公路车道分配与入口多匝道协同控制方法

为提升多车道高速公路主线合流区通行效率,由于主线合流区各车道交通特征差异,针对多条匝道相互合流再一同汇入主线的情况,分析了主线合流区流量均衡状态、各车道饱和状态和匝道流量对通行效率的影响,提出了多车道高速公路车道分配与入口多匝道协同控制模型,主要通过主线车道控制引导上游主线车辆提前选择合适车道行驶,同时采用入口多匝道控制协调匝道合流区各汇入匝道车辆的驶入,实现主线和匝道的通行效率最大化提升。仿真验证及工程应用结果表明:通过主线车道控制引导上游主线车辆尽量选择内侧车道行驶,尽管会增加内侧车道行驶车辆的车均延误,但明显降低了主线和匝道的整体车均延误,说明主线车道控制与入口多匝道控制相结合对合流区通行效率提升优势明显,且主线合流区各车道流量均衡有助于提升入口匝道汇入效率。

高速公路入口匝道的模糊逻辑控制

利用模糊逻辑控制器实时地调节高速公路入口匝道， 该控制器由模糊规则库、模糊生成器、模糊消除器等组成， 控制器的输入量来自入口匝道以及上下游的检测器， 输出是入口匝道的调节率． 这种模糊逻辑控制器的参数（ 如规则库中规则的权值） 可以调整， 使之与不同的入口匝道相适应． 最后给出了仿真结果．

基于模糊神经网络的城市高速公路入口匝道控制算法

建立了高速公路入口匝道控制的数学模型 ,把模糊控制和神经网络算法结合起来实现入口匝道的智能控制。仿真结果表明 ,该算法在各种交通模式下都是有效的 ,能够在维持一个理想主线交通流密度的同时 ,保持入口排队长度尽可能短 ;在抑制交通流密度波动和入口排队长度方面比定时控制和 ALINEA算法更有效。

高速公路交通流的建模与入口匝道最优控制

针对 MARKOS PAPAGEORGIOU(1 990 )所建立的交通流模型在高速公路某路段发生阻塞现象时不能反映这一路段交通流真实状态的局限性 ,给出一个改进的交通流模型。在新模型基础上构造了入口匝道最优控制问题 ,计算机仿真结果表明本文的控制策略在降低入口匝道平均等待时间、提高服务流量等性能上有较好的控制效果。

基于车路协同的高速公路入口匝道车辆汇入引导方法

为提高高速公路入口匝道区域交通安全和通行效率,提出了基于车路协同的高速公路入口匝道车辆汇入引导方法和模型.根据车路协同系统获取的各车辆实时位置和速度信息,在主线外侧车道上搜寻合适的匝道车辆汇入间隙,或通过调节主线外侧车道的车速形成合适的汇入间隙,在此基础上确定匝道车辆汇入时间、汇入位置、汇入车速等,并引导匝道车辆顺利汇入主线.利用Vissim交通仿真软件的COM接口,编程实现了车路协同环境下高速公路入口匝道车辆汇入引导功能,并针对主线和匝道流量分别处于低峰、平峰和高峰的情况进行了仿真实验.结果表明,与无车辆汇入引导情况相比,在主线交通流量处于低峰、平峰、高峰三种情况下,该方法可使入口匝道交通延误分别降低15.6%,20.9%和19.2%,并使交通冲突数分别降低17.9%,23.5%和32.3%,可有效改善高速公路入口匝道区域交通运行状况.

基于仿真的快速路入口匝道控制实验设计

在剖析快速路入口匝道定时、感应控制方法原理的基础上,结合仿真软件VISSIM,给出了快速路入口匝道定时控制、感应控制的实验方法和实验步骤。结合具体的道路交通数据,给出了实验设计的案例,结合实验结果对两种控制方法的适用性进行了探索性分析。给出了控制实验的应用效果。该实验可以促进学生对理论知识的掌握,提高解决实际问题的能力,提高对复杂的交通实际和交通科技的适应能力。

基于模糊逻辑的高速公路入口匝道控制方法

为提高高速公路入口匝道的控制能力,以达到增进车流平稳性的目的,对传统闭环控制器ALINEA进行了扩展,并结合模糊逻辑理论,给出一种新的入口匝道控制器。该模糊控制器加入了流量变化的因素,以交通流量为控制目标,实际流量与设定期望值的偏差及流量变化量作为输入,根据所设定的模糊规则给出匝道控制率的调节量。最后通过实例对控制器进行了评价。仿真试验表明:该模糊控制器能够快速地将交通流调整到期望状态,可以适应主干道交通流以及匝道需求的大幅变化,有效抑制波动的产生;同传统的ALINEA策略相比,模糊匝道控制器具有更加稳定的控制效果。

主路不同流量条件下入口匝道通行能力研究

详细分析入口匝道和无信号控制交叉口交通行为的异同之处,借鉴无控制交叉口通行能力的诸多研究成果,运用接受间隙理论分析研究入口匝道通行能力,提出主路在低流量、中等流量和高流量时下车头时距分别服从移位负指数分布、2阶Erlang分布和3阶Erlang分布。考虑不同类型车辆汇入的临界间隙和跟车时距,建立主路不同流量条件下的入口匝道通行能力模型。求出相应条件下混合车流的入口匝道通行能力值,为高速公路及城市快速路的入口匝道控制以及系统控制提供基础信息。

高速道路入口匝道通行能力研究

高速道路入口匝道的通行能力主要受3个因素的制约：干道最外侧车道上的车流特性；匝道车辆接受空档的特性；匝道车辆连续跟车行驶特性．因此运用平面优先交叉口通行能力的研究成果，根据高速道路人口匝道与干道结合部的交通流特性以及我国交通的混合交通流特点，建立了高速道路入口匝道通行能力模型，并对3个影响因素进行了讨论．最后对数值计算的结果进行了比较和分析．