高速公路左出口互通交织区长度计算及安全设施优化研究

为改善高速公路左出口互通交通安全状况,克服经验设计方法所带来的不足,文章对高速公路左出口车辆换道行为进行了理论分析,参照《公路通行能力手册》,给出了交织区长度和运行速度的一般计算方法,并结合实际工程进行了算例分析。理论分析和模型计算结果均表明,相对于右出口,左出口交织区更长。结合算例,文章在标志预告、标志版面设计及限速方面给出了优化设计建议,可为类似工程提供了理论计算依据和借鉴。

高速公路左出口交通标志设置研究

为优化高速公路左出口交通标志设置,克服经验做法带来的安全隐患,以某高速公路左出口为例,进行该处行车变换车道的仿真模拟分析,并以相关规范为依据,分析了左出口交通运行情况、总结了事故原因,从左出口认知程度的提升、左出口交通运行的简化等方面提出了高速公路左出口安全运行的思路和策略。分析结果表明,与高速公路右出口相比,左出口交织区域较长、认知程度较低,交通运行更为复杂,所以须通过加强左出口交通标志的科学合理设置,确保高速公路左出口处交通安全运行。

高速公路左出口交通标志设置方法研究

对高速公路左出口的产生原因、交通运行状态以及容易引起交通事故的原因进行了详细分析,在此基础上,根据高速公路左出口的容易识别程度,分别给出了高速公路左出口交通标志版面及结构的设计方法。针对规范规定的交通标志提前预告距离不能满足要求且交通标志提前预告距离很难通过计算确定的特点,提出了应用仿真方法来确定交通标志提前预告的距离,给出了仿真的基本流程及数据处理方法。

动态出口左转车道控制优化研究

动态出口左转车道(EFL)设计现已应用于多个城市道路交叉口。为解决该类交叉口在实际运行过程中存在的车流量在各个车道分布不均衡,逆流车道在某些时段使用率不高等问题,对现有的EFL设计及交通控制方案进行改进。研究1种非常规的EFL设计以及动态出口车道灵活配置的方法,并对改进后动态出口左转车道的长度进行优化。基于此,研究驱动信号控制策略,建立非常规EFL设计下的延误计算模型。运用Matlab对常规、改进前、改进后这3种情况下的交叉口信号控制方案进行了对比分析。结果表明:当左转流量为400辆/h时常规交叉口最佳信号周期为130 s,同周期下改进后与常规、改进前的交叉口相比车均延误下降比例分别为39.68%和29.48%;当左转流量为500辆/h时常规交叉口最佳周期为174 s,同周期下改进后较常规、改进前的交叉口车均延误下降比例分别为12.90%和12.02%。

1例左室双出口矫治术后的体位护理

左心室双出口是指两根大动脉均起源于左心室,两根动脉开口位于同一平面,双侧圆锥及圆锥肌肉发育不全,主动脉瓣和肺动脉瓣、半月瓣和二尖瓣之间均连续的一种甚为罕见的先天性心血管畸形。常伴室间隔缺损、肺动脉狭窄、三尖瓣下移畸形、右心室发育不良、房室不一致、心房和内脏正位或逆位等畸形。

基于累计曲线的出口道左转交叉口延误计算模型

为了准确评价出口道左转交叉口服务水平,为优化设计提供通行效率评价的依据,对其机动车延误计算进行了研究。基于车流累计到达曲线对不同工况下的延误进行准确描述,建立出口道左转交叉口左转车辆延误计算模型。并利用VISSIM仿真对模型的准确性进行了验证,在各种流量水平下误差均小于2秒。研究结果表明,出口道左转交叉口左转延误受主预信号配时方案、综合功能区长度和左转车流到达率等因素影响。

自动驾驶车队出口道左转交叉口轨迹最优控制

出口道左转交叉口通过改变部分出口道的车道功能,可为左转交通提供额外的通行能力。本文基于传统跟驰模型和换道模型,建立以通行效率和车队运行稳定性为目标的最优控制模型,在Matlab环境下使用CasADi求解器中的BONMIN算法对模型进行求解。将常规交叉口放行策略与本文所提出的最优放行策略进行对比分析。结果表明,模型计算给出的3种通行策略不仅能合理使用对向出口车道,同时车辆通过交叉口的次序得以提前,从而使得交叉口的通行效率有一定程度的提升。

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。

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。

出口车道左转交叉口几何及信号组合优化模型

为了进一步提高出口车道左转这种非常规交叉口的运行水平,提出了一种基于组合设计的优化方法。优化模型以储备通行能力最大作为优化目标,考虑交通流量、车道功能划分、主信号控制、预信号控制、综合功能区长度以及饱和度等约束条件,描述了优化参数间的相互关系,建立了混合整数非线性规划模型。该模型将交叉口几何布置与信号控制的关键参数整合在一个统一的优化框架中,以保障设计结果最优。通过将模型转化为一系列混合整数线性规划,采用分支定界法对其进行求解,进而通过算例和敏感性分析验证出口车道左转交叉口的优化效益。研究结果表明:利用出口车道左转的设计方法不仅可在饱和度较大的情况下显著提升交叉口通行能力,使原本处于过饱和状态的交叉口变为不饱和;而且在低流量水平下,也有助于减少交叉口延误和排队长度,算例中分别降低1.2%和5.1%;并且优化效益随左转交通量比例以及使用该设计方法岔口数的增加而增加,左转交通量比例每增加5%,该设计方法计算的通行能力将增加1%~5%,平均每增加1个岔口的使用,可使交叉口通行能力提高6.1%。

出口道左转交叉口信号控制鲁棒优化方法

为了提高出口道左转交叉口在现实交通需求和供给波动环境中的适应性,权衡运行效率与稳定性,对其鲁棒优化方法进行研究。在对出口道左转交叉口运行特点和饱和流率进行分析的基础上,提出从交通需求分布、基本饱和流率分布和实际运行车速分布3个方面考虑交通的波动性,以适应出口道左转交叉口交通供给波动与控制方案相关联的特征。在此基础上,分别以平均值-标准差最小、条件风险值最小和最大值最小化为目标,建立3种信号控制鲁棒优化方法,并基于遗传算法建立求解算法。通过算例分析,对鲁棒优化算法的准确性、平均值-标准差模型的参数取值和3种鲁棒优化方法优化效益进行分析。研究结果表明:所建立的鲁棒优化方法可实现交通需求和供给波动下出口道左转交叉口信号控制与设计车速的优化设计,相较于传统控制方案其在保证效率的前提下提高了控制方案运行的稳定性;平均值-标准差模型和条件风险值模型对于各项指标均表现较好,可在保障平均延误维持较优值的基础上(案例中车均延误增加小于3%)显著改善运行效果的稳定性(案例中延误标准差减少约40%);最小-最大模型对延误最大值的优化效果最佳,但其对于控制方案的整体效率会造成较大的负面影响(案例中车均延误增加了8.19%)。

基于实测数据的出口车道左转交叉口饱和流率修正

为了准确计算出口车道左转交叉口的通行效率,基于实测数据,对该类型交叉口饱和流率进行了研究。研究调查了邯郸市的3个设置有出口道左转的交叉口和1个具有相似规模的常规交叉口,并根据左转车道位置,将调查数据分为5组,包括出口车道左转交叉口的进口左转车道、2条出口左转车道、预信号处左转车道以及常规交叉口进口左转车道。通过将各组出口车道左转交叉口饱和流率与常规交叉口进行对比,证实了出口车道左转这种控制方法对交叉口主停车线和预停车线饱和流率均存在显著影响。在此基础上,考虑车辆滞留、驾驶员非正常驾驶行为、车道利用率、多左转车道和有效绿灯时间等因素,运用概率论及数理统计,分别对主、预停车线建立了出口车道左转控制对车道饱和流率的修正模型。并将模型计算结果与实际调查结果进行比较,对模型进行了检验,主、预停车线处饱和流率估算平均误差分别为1.6%和1.5%。研究表明,出口车道左转控制方法虽然能提高交叉口整体通行能力,但对饱和流率会造成一定负面影响,降低预停车线处和主停车线处车道饱和流率分别为19.4%和23.1%。预停车线处主要影响因素是驾驶员非正常驾驶,主停车线处主要影响因素是车道利用和多左转相互干扰。

非常规交叉口设计研究现状与展望

为促进非常规交叉口设计在中国的创新应用,选取U型回转、菱形互通式立交、借用出口车道左转、串联交叉口、连续流交叉口和平行流交叉口,系统梳理了各种类型非常规交叉口的几何布局、信号相位相序方案和控制策略,从理论研究和交通安全效益层面回顾了近10年来非常规交叉口的研究成果,探讨了各种类型非常规交叉口在中国应用的可行性。分析结果表明:非常规交叉口信号配时建模和求解没有困难,且大多文献采用精确求解算法;非常规交叉口效益评估结果根据文献研究对象和问题的不同存在差异,但总体来看,U型回转不宜设在左转比例过高的交叉口,菱形互通式立交适合于高速公路和快速路,借用出口车道左转在左转比例较高的交叉口表现较好,串联交叉口在过饱和状态下的效益最优,连续流交叉口和平行流交叉口在对称需求下的效益更佳;在交通安全方面,设置U型回转和菱形互通式立交可以降低事故发生的可能性,但其他几种类型非常规交叉口由于数据量较少或缺乏数据,还没有得到统一的结论;因非常规交叉口运行规则与驾驶人的认知存在差异,在开放初期驾驶人会存在困惑,采用驾驶人培训、前车提示和交警现场引导等措施是有效的,自动驾驶技术与非常规交叉口设计相结合更有望加快非常规交叉口的应用和推广;整体来看,U型回转、借用出口车道左转和串联交叉口在中国的应用前景良好,菱形互通式立交在中国的适用性还需结合国内交通现况进一步探讨,连续流交叉口和平行流交叉口由于运行规则复杂,需先试点运行再逐步推广。