组合匝道瓶颈下交通流相变研究

针对组合匝道瓶颈附近发生的交通崩塌现象,提出了概率论主方程模型用以描述该现象。基于三相交通流理论,分析得出初始非均匀自由流中交通崩塌现象发生的本质是自由流到同步流的一阶相变,同时假设了一个确定性的局部扰动始终位于瓶颈附近,该扰动造成了过加速效应对于速度适应效应的竞争劣势。然后构建了合适的概率论主方程模型,并进一步推导得到了交通拥堵的平均迟滞时间和相变概率的表达式。理论结果的进一步分析表明:入口匝道流量的增加将加快交通流相变的进程,出口匝道流量对维持交通流的稳定性有促进作用,并且主干道流量对自由流波动影响较小,因此控制入口匝道流量的汇入对维持组合匝道瓶颈处初始自由流的稳定性非常重要。

城市快速路驶入匝道瓶颈车辆汇入行为

基于上海延安高架两个驶入匝道(南线虹许路驶入匝道、虹井路驶入匝道)瓶颈的汇入行为视频,对汇入车辆、当前和目标车道汇入交互车辆进行了轨迹和汇入行为参数提取,共获得416个汇入行为样本;应用分类回归树(CART)对3种汇入行为分别进行建模,分析影响不同汇入行为的因素,并用混淆矩阵对分类结果进行评价.结果表明,CART能较好地预测3种不同汇入类型,其分类准确率均达到了75%以上.CART与经典离散选择模型和朴素贝叶斯分类结果对比表明,CART的分类效果明显优于上述两类模型.

城市快速路出口匝道瓶颈区域交通流率特征研究

分析城市快速路出口匝道附近的交通流率特征,对确定通行能力和提出管理措施具有重要意义.针对城市快速路线圈检测数据,利用方差分析和配对样本检验分析比较出口匝道瓶颈区域各车道之间交通拥挤前后的流率变化.发现内侧车道的交通流率在拥挤之前低于外侧车道,而在拥挤期间高于外侧车道.外侧车道在拥挤之后的排队消散流率会显著降低,而内侧车道的消散流率反而增加,即存在早发性交通拥挤的现象,并通过流量-速度关系图对内外车道交通流特征的差异进行阐释.

快速路匝道瓶颈特性与临界流率模型

对快速路汇入匝道瓶颈的特性进行实测数据研究。以密度和速度组合阈值法判断匝道瓶颈拥堵的发生,统计分析拥堵发生时的主线、匝道流量特征;基于跟驰理论和交通波理论分析了匝道合流区处由匝道车辆汇入对主线交通流造成的干扰,提出了主线交通流形成崩溃的条件;建立交通流崩溃临界主线-匝道流量模型,并用实测数据对模型参数进行标定,结果显示交通波速为24.6km/h,堵塞密度为113.8veh/km。研究表明,所提模型对于交通流崩溃临界条件的描述与实测数据具有很好的一致性。

快速路入口匝道瓶颈宏观交通流模型

基于入口匝道汇入方式与基本图形态,提出了一种调整型元胞传输模型;增加了入口匝道状态变量以追踪入口匝道交通状态,定义了新的入口匝道汇入规则;将双通行能力基本图引入到调整型元胞传输模型中,以适应不同交通状态下通行能力的变化;将单纯形法与遗传算法相结合,提出了混合多目标参数优化方法;建立了3个仿真场景,评价调整型元胞传输模型与混合多目标参数优化方法的效果。仿真结果表明:在预测入口匝道上游主线拥堵发生与结束时间方面,与经典元胞传输模型相比,调整型元胞传输模型将时间预测准确性分别提升了22.3、10.8 min;在模拟入口匝道汇入段主线拥堵传播与消散方面,调整型元胞传输模型模拟结果更加符合实际的传播与消散规律;在模拟试验路段早发性失效交通特性方面,调整型元胞传输模型对于拥堵前最大流量与拥堵后消散流量的拟合误差在4%以内,小于经典元胞传输模型;在模型仿真精度方面,调整型元胞传输模型各项评价指标均优于经典元胞传输模型,前者的仿真速度误差为10.42 km·h-1,较后者降低了25.4%;与传统的遗传算法相比,混合多目标参数优化方法的总计算次数更少,参数标定过程总耗时缩短了29.3%。

基于车道的瓶颈交通流失效识别实证研究

交通流失效识别是确定交通状态、制定交通管理策略的关键。为精细化识别各车道交通状态的差异,提出以车道为基础,利用速度变形累积曲线将每个时间间隔内的速度波动"转折点"放大,较为精确和直观地确定各车道的瓶颈交通流失效时间。相比于以往基于断面和基于阈值的识别方法,该方法更为精细和客观,不仅能有效识别路段的半拥挤状态,也可以深入分析拥挤的横向、纵向传播特性。以上海市快速路军工路出口匝道附近作为研究对象,结果表明,出口匝道附近的拥挤一般先由最外侧车道开始,平均经4min之后扩散到最内侧车道,但在向上游纵向蔓延的过程当中,内侧车道反而比外侧车道更容易发生交通拥挤。