A new traffic model on compulsive lane-changing caused by off-ramp

In the field of traffic flow studies, compulsive lane-changing refers to lane-changing （LC） behaviors due to traffic rules or bad road conditions, while free LC happens when drivers change lanes to drive on a faster or less crowded lane. LC studies based on differential equation models accurately reveal LC influence on traffic environment. This paper presents a second-order partial differential equation （PDE） model that simulates both compulsive LC behavior and free LC behavior, with lane-changing source terms in the continuity equation and a lane-changing viscosity term in the momentum equation. A specific form of this model focusing on a typical compulsive LC behavior, the ＇off-ramp problem＇, is derived. Numerical simulations are given in several cases, which are consistent with real traffic phenomenon.

面向出口匝道分流的协同换道策略研究

【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率,降低交通事故风险,保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆(connected automated vehicle,CAV)的换道行为所导致的交通紊乱问题,提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度,以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标,以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束,构建CAV动态速度协同优化模型,有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型,并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比,所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%,总延误降低75.9%以上,平均加速度变化率改善9.3%以上;当分流比例一定时,一定总流量情况下,总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好;在安全换道所要求的最小纵向距离约束下,出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下,协同策略可为换道车辆创造换道间隙,改善通行效率,提高乘客舒适度。

基于交通冲突的城市地下互通左出匝道减速车道长度研究

为了确定城市地下互通左出匝道分流区减速车道长度的合理区间,研究减速车道长度与主线、匝道的交通量和设计速度的交互作用对左出分流区交通冲突的影响,该文以武汉市两湖隧道工程地下互通立交为例,开展VISSIM微观交通仿真试验,并提取冲突率(R_(CR))和碰撞暴露时间(T_(TET))指标进行分析。结果显示:(1)随着减速车道长度增加,分流区冲突率减小而T_(TET)增大;(2)随着主线交通量或匝道交通量的增大,分流区冲突率未呈现显著变化,而T_(TET)有不同程度的增大;(3)随着主线设计速度的增大或匝道设计速度的减小,分流区冲突率和TTET均呈现增大的趋势;(4)方差分析和多重比较表明,减速车道长度是引起冲突率和TTET变化的关键原因,且综合来看地下互通立交左出匝道分流区减速车道长度的一般合理区间应设置为120~170 m,考虑工程经济性最大长度宜控制在195 m以内。

高架出口匝道下游交叉口信号控制方法研究

城市高架快速路与地面道路,主要通过出口匝道及其下游交叉口进行交通转换,高峰时段出口匝道及下游交叉口交通拥堵频发。以元胞传输模型为基础,构建出口匝道及下游交叉口交通预测模型;采用动态调整周期时长和信号相位的控制策略,建立基于元胞传输模型的交叉口信号控制模型。以排队长度、绿灯和周期时长为约束条件,以各进口道加权平均延误为目标函数,进行信号配时动态优化。以成都市实例匝道和交叉口进行验证,表明本文提出信号控制策略可有效降低此类交叉口的饱和度、延误和排队长度,提升其通行效率。

基于预信号的城市快速路出口匝道衔接交叉口控制方法

为了提高城市快速路出口匝道与下游衔接交叉口的通行效率,提出了一种基于预信号的出口匝道衔接交叉口控制方法.分析流量流向分布特征,构建衔接区域换道延误计算模型;利用交通波理论,建立预信号上游排队长度和排序区长度模型;考虑主信号配时参数约束和排队长度约束优化,得到预信号配时参数以及预信号设置位置.案例分析结果表明,预信号方法可以显著提高衔接交叉口的通行能力,降低车均延误.通过数值仿真研究了左转交通比例、交通流及匝道衔接段长度对模型的影响,证实了所提模型的有效性和优越性.

合肥花园大道隧道总体方案设计

以花园大道隧道工程总体设计为例,通过对区域路网规划解析,分析花园大道交通功能,论证项目建设的必要性。总体设计公园总体规划的要求和现状建设条件,意在探求在城市隧道设计在线形及洞口位置、隧道进出匝道布设、双层立交隧道、“管幕+顶进”工艺的构思理念,为以后类似项目提供借鉴。

基于VISSIM-Synchro联合仿真的半苜蓿叶立交匝道分流及协调控制优化

与全苜蓿叶互通立交相比,半苜蓿叶互通立交单匝道出口及其衔接区易出现交通流混杂、通行能力饱和甚至严重拥堵等问题。为此,在交通冲突分析及现状评价基础上,设计一种主线出口匝道附加左转匝道的分流方案,VISSIM仿真模拟表明匝道分流后停车延误及排队等交通效益指标有了不同程度改进,交叉口服务水平由D级升为C级,验证了分流设计的合理性。为进一步提高通行能力,将新设计出口匝道与次干道协调控制,联合Synchro仿真软件依次对各交叉口节点的相位、周期及相位差进行改进。仿真结果表明,在对四组信号灯周期进行优化的基础上,优化有效绿灯时间和相位差,可减少延误,使交叉口服务水平从C级提升为B级,验证了将匝道出口与干线统一协调控制的必要性和有效性。

城市高架路下匝道地面联接段最小长度模型

为了提高下匝道地面联结段的系统通行能力,提出了一种计算联结段长度的方法.给出了地面联结段的基本定义及假设,分析了地面联结段构造特性及交通流特性.采用临界安全间隙理论、概率论及运动学方法,综合考虑车辆驶离匝道后汇入地面道路、完成交织运行和顺利驶入下游交叉口左转车道的运行过程,从系统的角度构建下匝道地面联结段的最小长度模型.对于新建道路,根据模型计算可确定联结段的最小长度;对于现有道路,将实测值与模型计算值进行比较,可分析地面联结段产生拥堵原因,便于采取有针对性的改善措施.最后结合实测调查数据,通过与CORSIM仿真模型的输出值进行比较,对模型的正确性进行了验证,结果表明模型是有效的.

基于MLD-MPC的快速路出口与辅路协调控制

城市交通信号控制系统是典型的混杂控制系统。针对当前大中城市普遍存在的快速路出口匝道、辅路及下游交叉口的信号协调控制问题,研究了一种多信号自适应控制方法,以保证出口匝道排队长度较小且下游交叉口排队不溢流。首先,基于车道路段当量排队长度建立状态方程,分别选取出口匝道、辅路交叉口和下游交叉口排队长度为连续状态变量,信号灯切换信号为离散控制变量;其次,以有限排队长度为模型约束,建立了包含快速路出口匝道、辅路及下游交叉口排队长度和信号状态的混合逻辑动态MLD模型;然后,比较研究了快速路出口匝道有信号灯控、无信号灯控两种不同情况下的MPC模型预测控制方法。仿真结果表明,基于MLD-MPC的控制方法可解决快速路出口匝道与辅路及下游交叉口的多交叉口信号协调控制问题。

快速路出口匝道下游交叉口配时模糊控制

为解决城市快速路出口匝道及其衔接交叉口区域交通拥堵局面,提出了快速路出口匝道下游信号交叉口配时模糊控制方法.设计了相位绿灯延时模糊控制器和相序优化模糊控制器,实现了信号交叉口各相位绿灯时间的优化及相序的优选.结合MATLAB语言对该方法进行了程序设计与仿真.仿真结果表明:该方法在控制效果方面明显优于定时控制方案,有效地缓解或减少了出口匝道及其衔接下游交叉口区域由于配时不合理而造成的交通拥堵.该成果可为交通控制或指挥管理部门在交通拥堵治理方面提供有效的控制方案与手段.

高速公路出口匝道通行效率分析

以GoogleEarth软件作为观测工具,在大量观测的基础上,从匝道构造型式可能对交通流运行特征的影响角度,总结了影响匝道类型划分的主要因素,并最终将我国的高速公路出口匝道分为4类.在此基础上,以主线上游段、匝道中游段、主线下游段的车辆运行速度作为评价指标,采用TISI仿真的方法,以A型出口匝道为例,分析了输入交通量、大型车比例、出口转向率等因素对通行效率的影响,并确定了相关参数的影响范围.最后,在出口转向率为20%,大型车比例为40%的条件下,定量分析了各类型出口匝道通行效率随输入交通量的变化规律,比较了4种类型出口匝道通行效率的优劣,并对其适用条件和实际应用中应重点考虑的问题进行了说明.

基于DEA/AHP的快速路出入口间距仿真评价方法研究

合理设置城市快速路出入口间距对交通运行效率影响显著,间距过大不能满足周边网络的交通需求;反之,则短途交通流比例增大,出入口区域车辆交织频繁、互相干扰,严重影响交通效率,甚至造成交通拥堵。提出一种评价快速路出入口间距合理性的方法,在交通仿真模型基础上,引入DEA/AHP二阶段评价过程,既可对交通问题进行真实地再现分析,也可克服传统评价过程中存在的指标非均一性、量纲不统一以及指标权重确定过于主观的缺点。通过不同设置形式出入口的仿真案例分析,获得与既有文献中计算值基本吻合的结果。

拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制方法研究

在快速路系统中,出入口匝道是联接快速路与地面道路的纽带,同时也是最易发生拥堵的瓶颈路段。针对快速路出口匝道车辆拥堵问题,建立拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制模型,由两个子模型组成,分别是目标交叉口通行能力最大优化模型和下游交叉口车辆疏散最大优化模型。前者旨在提高出口匝道的通行能力,后者旨在保障目标交叉口方向来车到达下游交叉口后尽快疏散,案例分析结果表明:在快速路出口匝道拥堵疏解路径中,该模型求得的交叉口信号配时方案比采用Webster配时模型求得的单点信号配时方案在通过车辆数、车均延误以及平均排队长度方面分别优化了18%、22.3%和71.6%,大大加快了出口匝道拥堵疏解效率。

面向出口匝道拥挤的快速路速度协调控制模型

为缓解快速路出口匝道的交通拥挤,提出了从主线上进行速度协调控制的方法,在现有基于断面的速度协调控制模型的基础上,通过对入口匝道、出口匝道等的修正构建了面向出口匝道的基于车道的速度协调控制模型,描述和预测每个车道的交通流状态,以路网行程时间最短、总通过量最大为优化目标,对每个车道分别进行最佳速度引导.并搭建仿真系统,分析不同交通需求情形下,基于车道和基于断面的速度协调控制策略的实施效果.结果表明:速度协调控制策略更加适用于中高密度,当交通需求量较高时,相比于无控制策略,基于车道和基于断面的速度协调控制模型均能降低车辆平均延误,且在大多数情形下,基于车道的速度协调控制模型效果优于基于断面的控制模型,对缓解交通拥堵、提高交通安全具有一定助益.

出入口匝道对快速路安全性的影响

快速路系统中,出入口匝道作为不可分割的一部分,对快速路的运行效果具有很大影响。一旦出入口匝道产生拥堵,将直接影响快速路的安全性。因此首先分析出入口匝道的位置设计、长度和出口匝道下游的交通状态对快速路运行状态的影响,建立基于出入口匝道的快速路运行状态模型;并分析交通运行状态与交通安全之间的联系,建立基于拥堵程度的快速路安全性模型。基于以上两个模型,实现基于出入口匝道的快速路安全性模型;并通过模拟验证,分析出入口匝道对快速路安全性的影响程度,最终得出结论:受出入口匝道车流汇入、汇出的产生延误,将会大大降低快速路的安全性。

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.

城市高架路出口匝道衔接路段交通组织方法研究

本文对大城市高架道路出口匝道衔接路段的交通组织方法进行了研究,分析了不同的交通组织方式对交通运行的影响,提出了各种衔接路段交通组织方式的适用情况,为出口匝道衔接路段及其关联交叉口的交通设计提供理论依据。

关于城市快速路控制与管理的若干讨论

利用理论推导和系统仿真等方法分析了有关城市快速路交通控制的一些基本问题,包括入口匝道车流控制,出口匝道排队控制,快速路交通优先等.分析结果表明:(i)入口匝道控制虽然增加了入口排队延误,但是对整个快速路系统来说,可以提高系统的效率.(ii)入口匝道控制对普通道路既有正面影响,也有负面影响,合适的入口匝道控制策略甚至能同时对快速路和普通道路系统有益.(iii)在出口匝道相连的信号交叉口采用考虑出口排队的感应控制算法,可有效避免出口匝道排队阻塞快速路的现象,虽可能对普通道路有些负面影响,但是对整个交通网络有益.

基于熵权物元的互通立交出口匝道安全评价研究

科学的评价互通立交出口匝道的安全性,对提高高速公路行车安全性、减少交通事故发生具有重要的意义。为评价互通立交出口匝道安全性,选取了出口匝道道路摩擦系数、转弯半径、变速车道长度、行车视距和出口标志信息等4个方面的因素,对各因素指标进行了具体化,构建了评价指标体系。引入熵权物元评价方法,建立了互通立交出口匝道安全评价模型,并选取了重庆高速某互通立交出口匝道为案例进行了评价分析。评价结果表明:基于熵权物元模型的互通立交出口匝道安全评价定量计算结果相比其他评价方法更为准确和客观,并对影响评价等级较低的因素进行分析研究,并提出相应的建议对策。

基于地面路网MFD的快速路出口匝道流量分配模型

过于集中的流量分配易导致出口匝道和与之相衔接的地面道路过饱和,进而影响快速路和地面路网的通行效率.为提高路网中车辆通过快速路到达目的地的通行效率,基于地面路网宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD),以出口匝道通行能力和与之相衔接的地面路网承载能力为约束条件,以整个路网的车辆总行程时间最短为优化目标,建立快速路出口匝道流量分配模型.根据宏观网络车流平衡方程,采用改进的遗传算法对模型进行求解.最后,通过实际路网验证了模型的有效性.结果表明,该模型可有效提高车辆通过快速路到达目的地的通行效率,同时降低出行成本.