基于数据驱动的快速路合流区加速车道长度的研究

设计长度合理的加速车道能有效地缓解快速路合流区频繁出现的交通瓶颈问题,因此采用数据驱动方法对快速路合流区的加速车道长度进行研究。利用无人机设备测取了快速路合流区的交通数据,从交通流特性及车辆汇入行为这两个角度对实测数据进行分析,得到了合流区车辆的驾驶行为;根据合流区交通流特点,对数据集进行聚类分析,使用生成对抗式网络训练不同合流区汇入行为车辆的跟驰换道模型,并与实测数据和SUMO仿真软件中内置模型进行对比分析;应用生成对抗式网络模型进行交通环境仿真,选取速度、交通密度、交通冲突率指标建立奖励评价函数,得出了加速车道长度设计的推荐值。研究结果表明:采用主线车辆提前减速和向内侧车道换道这两种手段,可实现协同换道避让匝道汇入的车辆;相比SUMO软件内置模型,生成对抗式网络模型更加贴近实际情况;仿真得出的单车道平行式加速车道长度分别在100、80、60 km/h情况下的推荐值为280、240、200 m。

不同风格驾驶员眼动特性分析——夜间快速路分流区

为提高驾驶员在夜间快速路分流区换道的安全性,以不同风格的驾驶员为研究对象,分析不同风格驾驶员换道时眼动参数的变化规律。首先在前人研究基础上自编夜间快速路驾驶风格量表,对量表进行信度和Pearson相关系数法的效度检验;然后通过主成分分析法对问卷调查法得出的结果进行分析,得出驾驶风格综合得分量化模型,并使用K均值聚类分析法划分驾驶风格;最后基于眼动仪进行实车试验,获取三种风格驾驶员换道的眼动数据。试验结果表明:谨慎型、一般型、激进型驾驶员对于后视镜平均注视次数占比为48%、27%、25%;对左右两侧的平均累计注视时间占比是31%、25%、19%;平均瞳孔面积占比为56.3%、27.6%、16.1%。试验结果可以为提高驾驶员换道的行车安全性研究提供一定的数据支持。

基于动态行车安全间距的交织区换道模型

为模拟城市快速路交织区复杂换道决策行为,提升交织区运行安全性,基于微观车辆轨迹数据,构建考虑动态行车安全间距的交织区元胞自动机换道模型。首先,利用高空视频提取高峰时段交织区车辆换道间距信息,提出换道间距与换道次数关系式;然后,根据交织区不同车道换道差异,分别构建主线车道、集散车道换道行为模型;最后,采用流量、密度、换道类型等参数对模型进行评价。结果表明,相比经典换道概率分布模型,模型可更有效模拟交织区瓶颈现象和运行风险,反映真实换道需求,描述实际运行状态。

河洛汇流的地域变迁

黄河及其支流洛河的汇流处是中国古代文明起源的核心地域。古代文献中常把洛口与洛汭混同在一起,实际上洛口与洛汭并非一地,河、洛汇流而形成的洛口应包括在古洛汭之内。历史上,洛河流注黄河后所形成的河、洛汇流区域存在着巨大的变迁,今天河洛汇流区域的形成仅有450余年。引起河、洛汇流区域频繁变动的原因,除了地形地貌因素外,与黄河曲流运动的方向也有密切关系,黄河变迁史研究应该关注这一重要问题。

基于换道时间分布的交通流随机微分方程

在总结随机交通流理论发展的基础上,提出考虑换道时间随机性的随机交通流动力学方程,给出包括换道行为的交通流方程数值解法.解法结合换道时间的密度分解和偏微分方程的差分求解,对快速路交织区车流速度在时空上的演变概率进行求解,得到交通流速度演变趋势的随机可能性,并表达为速度变化的概率密度.求解结果表明,交通流动力学随机微分方程及其数值解法能够描述复杂交通流的随机特性,速度概率密度函数弥补了其他交通流方程难以表达的车流速度随机特征,为深入研究拥堵工况的交通流演变规律提供了新研究手段,也为交通设施和交通控制设计提供了通行能力之类的参量在可靠性上的理论分析方法.

车联网环境下高速公路合流区换道协调决策与控制系统设计

为了降低高速公路合流区车辆换道碰撞风险、提高道路通行质量,在车联网环境下,优化设计高速公路合流区换道协调决策与控制系统;通过安装车联网终端芯片、改装协调控制器,完成硬件系统的优化;根据高速公路合流区的物理结构,设置换道区域约束条件;在车联网环境下采集高速公路合流区车路信息,根据换道紧迫程度、跟随车辆换道行为、车间距离安全性的计算结果,作出换道协调决策;规划合流区最优协调换道轨迹作为系统控制目标,最终计算位置、速度控制量,在控制器支持下,实现高速公路合流区换道协调控制功能;通过系统测试得出结论:所设计系统的车辆换道碰撞概率和道路拥塞程度分别为0.15%和0.20%,道路车流量得到明显提升,车流量的平均值为356 pcu/d;车辆速度控制误差为0.05 km/h,实验结果表明所设计系统在决策与控制性能方面具有明显优势。

高速出口前置指路标志的安全距离设置模型

为提高高速出口前置指路标志(AGS)对分流区的安全性能,根据分流区特性和驾驶员的视认-驶离行为,在分析车道变换行驶距离计算模式的基础上,建立了前置指路标志的安全距离设置模型.该模型揭示了交通流量、设计时速、车道数对分流区变道行为的影响.TSIS-CORSIM模拟显示,对主线设计时速超过110 km/h的三车道高速公路而言,当AGS设置距离为700m时,分流区内车辆的变道次数最少且变道次数均衡分散,其安全性能最好.

高速公路主线相互合流至出口最小间距的研究

针对高速公路主线相互合流紧接主线的出口路段间距过小,可能导致驾驶员错过出口或发生交通安全事故的现象,以高速公路主线相互合流至主线出口最小间距为研究对象,确定满足其需求的最小长度.基于驾驶员不熟悉路况的最不利情况下,研究主线相互合流至主线出口之间的间距需考虑6个部分,分别是主线相互合流构造距离、车流重新分布距离、认读标志距离、车辆换道距离、安全确认距离及出口减速段.从安全角度出发,建立主线相互合流构造距离计算模型;结合主线相互合流后的交通流特性,根据不同的主线相互合流方式及车道数,确定换道类型和换道次数,并以此计算出车流重新分布所需距离.根据车辆进行换道时的特征和轨迹,建立五阶多项式换道模型,计算车辆换道距离;提出最小间距建议值,并对建议值进行仿真验证.结果表明,当且仅当间距大于等于建议值时,冲突率满足模糊隶属度评价,安全水平为安全.最小间距计算模型合理可靠,据此计算的最小间距建议值可保证行车安全.

基于自然驾驶数据的高速公路出口区换道风险模型

依托上海自然驾驶实验数据,提取高速公路出口区的交通流特性数据和驾驶行为样本.以单向四车道高速公路出口为例,考虑不同道路交通环境和出匝换道路径因素,基于比例优势模型构建高速公路出口区换道风险模型.在该模型基础上生成换道风险图谱,解析高速公路出口区换道风险分布特征,为车流控制管理提供理论决策支持.

城市干线短交织区元胞自动机多级换道决策模型

为探索城市干线短交织区交通运行特性,基于高精度车辆轨迹数据,提出细化元胞尺寸与步长的交织区元胞自动机多级换道决策模型.划分上下游、交织影响区等多个分区,独立设置变量与规则进行建模;考虑车辆换道速度差、间距及换道安全风险,建立上下游换道模型,交织影响区多级换道决策模型;对未分区换道模型(I),分区STCA换道模型(II),分区多路合流换道模型(III),本文模型(IV)进行仿真验证.与实测数据相比,本文模型平均车道流量误差仅为1.64%.模型I^IV在交织影响区的平均速度误差分别为98.35%、23.77%、16.46%、7.45%,换道次数误差分别为33.34%、97.75%、62.97%、11.85%.结果表明,本文模型能有效模拟短交织区复杂的换道行为及交通流特性.

基于决策树的高速公路入口合流区域换道研究

针对高速公路入口合流区域换道事故频繁发生的情况,利用决策树方法建立了车辆在该区域的并线决策模型,保证车辆并线时的安全;借助车辆轨迹数据对模型进行了学习与验证。模型验证结果表明:并线车辆相对于目标车道前方车辆的相对速度是驾驶人并线时需要考虑的最重要的因素;相比传统模型,决策树模型具有更高的预测精度;模型还可进一步应用于交通仿真以及驾驶人辅助系统。

快速路合流区大型车换道时空特征及风险研究

为了研究大型车换道行为特性及其风险状况,基于无人机拍摄与图像识别技术,采集快速路合流区大型车运动轨迹数据,并对其换道特性和时空风险进行分析。结果表明:大型车换道持续时间的平均值为5.28 s,前半时间平均值为2.60 s,后半时间平均值为2.68 s,纵向换道行驶距离平均值为78.12 m,均服从Weibull分布,且均与换道速度显著相关,大型车换道持续时间及前半时间均和与原车道前车间距、与目标车道前车间距显著相关,前半时间还与沿车道线距离显著相关;75.40%的大型车在合流区瓶颈路段前100 m内开始变道,且由外侧车道向内侧车道依次扩散;大型车与原车道前车的车间距和相对速度平均值最小,分别为22.91 m、-0.90 m/s,若换道间隙较小,驾驶员更倾向于在换道间隙缩小缓慢或不断扩大时换道;大型车换道时与原车道前车的碰撞风险最高,约有15.32%大型车换道时与前车处于不安全状态。

互通式立交匝道连续分流点最小间距研究

匝道连续分流点间距是互通式立交规划设计的重点,对交通运行有重要影响。首先分析了交通量、运行速度、交通标志布置对匝道连续分流点最小间距的影响;其次,结合现场调研,分析匝道连续分流区车辆换道行为和不同换道型式下最小间距组成,运用交通冲突技术对不同车道变换型式进行交通安全评价;基于驾驶员行为理论和可接受间隙理论,从交通标志识认距离、车辆换道所需的最小安全距离、减速车道长度等3方面,建立互通式立交匝道连续分流点最小间距计算模型;最后通过实例验证了最小间距计算模型的可靠性,可以为山地城市互通式立交规划设计提供技术参考。

考虑交织影响累积效应的交通流模型

依托南京市某交织区路段,从微观方面对交织区车辆跟驰行为和换道行为等运行特征进行分析.在LWR模型与Jiang模型的基础上,分析现有模型的不足.在改进的守恒方程与动力学方程中分别引入不同的驶入与驶出换道影响项,同时针对不同换道方式,对换道敏感系数和模型的边界条件进行设定,并进行差分处理.利用实测数据对模型参数进行标定,并与现有模型进行对比.结果表明:驶入与驶出的交织车流对原车道和目标车道的影响并不相同,并且改进模型与实际交通流吻合度更高,误差更小.

基于社会力的交织区突发瓶颈段协同换道决策模型

为描述交织区突发瓶颈段车辆换道决策机理,提供一种突发事件环境可采用的换道决策模型,本文基于车辆微观轨迹信息与社会力行人交通流模型,构建面向瓶颈路段的车辆协同换道决策模型,可为智能网联突发瓶颈环境提供一种换道决策方法。首先,基于突发瓶颈段车辆换道决策特征,考虑车辆类型和驾驶员类型,构建车辆等效质量模型以改进社会力模型,在此基础上,将驱使车辆换道的因素描述为自驱动力、车辆间排斥力和障碍物排斥力,构建协同换道决策模型;然后,筛选了832个有效的换道决策微观轨迹数据,并分为标定集和验证集,以加速度为指标,曼哈顿距离为目标函数,利用遗传算法对模型进行标定,基于模拟数据和实测数据验证了标定方法的有效性;最后,与主动换道决策模型在换道方向识别、换道意愿强度、模型预测误差方面进行对比验证。结果表明,本文模型换道方向识别成功率达92.6%,输出的换道意愿强度与实测数据基本吻合,预测结果的均方根百分比偏差(RMSPE)值平均降低0.825,相对误差(RE)值平均降低1.379,显著优于主动换道决策模型。研究成果可为智能网联环境瓶颈段车辆换道意图识别、突发事件下的交通管理和控制提供理论依据。

车联网环境下快速路出口匝道与地面衔接区多阶段控制方法

为了提高快速路出口匝道与地面衔接区的通行效率,提出了一种车联网环境下出口匝道与地面衔接区多阶段控制方法。首先,根据速度特性将出口匝道与地面衔接区划分为调整区、缓冲区和排队区。然后,针对衔接区车辆冲突频繁问题,提出了一种考虑相位优先级的车道变换策略。最后,在此基础上设计了三阶段快速路出口匝道与地面衔接区控制方法,并基于MATLAB和VISSIM搭建了车联网仿真环境。仿真结果表明:文中方法控制下衔接区路段间速度波动更小,平均速度提高了5%;与车联网速度控制相比,衔接区、排队区和缓冲区的延误分别降低了4%、6%和4%。此外,敏感性分析可知:当衔接区交通需求处于中等饱和度和渗透率大于70%时,本文方法控制效果优势最为明显。相关成果可为车联网环境下出口匝道与地面衔接区控制提供理论支持。

快速路交织区交通换道行为特性研究分析

为探索城市快速路交织区交通运行特性,实现交织区交通的快速高效运行,以快速路匝道出口交织区作为对象,以长春市的调查数据为基础,分析了交通换道特性,建立了交织区交通换道数与流量和交通密度的关系模型。研究结果表明,换道次数随着交通量的增加而增加,而随着密度的增加,呈现先增加后减小的趋势。本文研究成果可以为城市快速路匝道出口交织区的理论研究提供方法参考,位对交织区的管理与控制提供理论基础。

基于元胞自动机模型的交织区车道分配问题分析

为探究交织区不同车道分配方案对系统产生的影响效果,在Nagel和Schreckenberg提出的NS元胞自动机模型的基础上为三种不同换道区域定义了三种换道规则,建立针对交织区的元胞自动机模型。对比交织区是否设置隔离带的两种车道分配情况下交织区及非交织区分别进行了数值的模拟和分析,结果表明,流量低时,两种措施的效果无明显差异;流量较高并且交织比不大时设置隔离带将减少系统拥堵及各流向车辆的行程时间。当交织区的长度在一定值内,设置隔离带的效果更好,且随着交织区长度的增加,设置隔离带而产生的优化效果也越来越小。交织区超过这个长度后两种措施效果差不多。

基于元胞自动机的快速路交织区交通流仿真建模

城市快速路交织区由于复杂的交通流容易造成拥塞,成为快速路交通的瓶颈。充分考虑到辅道交通流对交织区的影响,以元胞自动机NS模型为基础,通过设定跟车规则、换道规则,对一个包含入口匝道、出口匝道、主线车道和辅道的快速路交织区路网建立模型进行微观仿真。仿真得出交织区长度对流量、密度、速度等交通流参数的影响并给出了最优交织区长度参考值,最后用HCM经验公式的计算结果验证了仿真模型。

基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

交织区是快速路系统的重要组成部分,由于车辆频繁换道、相互作用复杂,容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px^(-1)的高精度车辆轨迹,分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性,提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中,建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区,建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则,根据安全风险构建换道时机的多步决策规则,提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则,并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析,模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示,本文模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符,能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性,刻画多车道交织区复杂的换道行为。