智能网联测试场混合交通流仿真研究

智能网联汽车的出现为解决交通问题提供了新的技术手段。通过智能网联汽车与交通控制协同策略消除交通冲击波的生成和传播影响是提高交通效率与安全的有效手段之一。研究对混合流下的智能网联车辆速度控制与可变限速控制以及两者的协同控制模型与机制,通过搭建测试场数字孪生感知平台,获取测试场高环区域内的实时混合交通流数据,并构建协同控制模型框架与最优化求解办法,探究协同管控策略在测试场高环场景下对交通效率与安全的实际效果。通过仿真实验,对比交通效率、安全等核心指标,显示的协同控制策略对测试场交通流碰撞时间分布数据优化了50%以上,对当前场景的总行程时间优化超过20%,为智能网联车辆控制优化交通流提供解决思路。

协调信号交叉口间路段上的车辆排队模型

为了描述路段上车流受上、下游信号交叉口影响而产生的集结与消散现象,通过分析协调信号交叉口间路段上的车辆排队演化过程,基于冲击波理论建立了车辆排队模型。为了验证模型的有效性,应用VISSIM交通仿真软件设计模拟方案,采集每辆车在上、下游检测器处的速度及其到达时刻,根据模型计算得到55个周期的排队消散长度和二次排队长度。结果显示,排队消散长度和二次排队长度计算值与模拟值的相对误差小于10%的周期分别占72.73%和85.45%。该模型可以用于估计协调信号交叉口间路段上的车辆排队长度,为交通控制方案的优化或调整提供理论依据。

高速公路作业区交通流的运动学波分析

首先回顾了运动学波理论的研究进展,根据高速公路作业区汇合交通流特性,利用运动学波理论建立了高速公路作业区交通流模型。进而对高速公路作业区的交通波动做了理论上的分析,根据瓶颈处上下游的交通需求和供给的不同关系归纳了4种不同情形,以一种最为复杂的情形为例从理论上分析了作业区内激波的动态变化过程,绘出了交通流基本图和车辆轨迹图中的各种激波的示意图。最后以实际算例的形式详细计算了理论分析的结果,并针对结果对高速公路作业区的交通控制策略提出了建议,为高速公路作业区的交通控制奠定了理论基础。

信号交叉口车辆集结与消散分析

从流体力学宏观模型出发，通过对信号交叉口交通波分析，应用 Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ ｖ － ｋ 模型推导出交叉口排队长度及消散时间计算公式。针对不同的入口车辆到达率对信号交叉口的车辆集结与消散作了定量分析和计算。

信号交叉口排队分析模型比较研究

在对信号交叉口交通流的动态运行特性进行分析的基础上,应用准冲击波分析和排队论分析技术对信号交叉口处排队所占用的空间及排队过程中的相互作用进行了阐述,建立起信号交叉口排队分析模型,并根据调查数据进行对比和验证,以期能得到更贴近实际的结果,为交通工程师进行规划和评价提供科学依据.

考虑坡道的元胞自动机交通流模型研究

为了更好地研究坡道交通流的特征,基于Gipps安全驾驶的思想,考虑了坡道长度和纵坡度等因素,建立了一个新的更为精细的坡道交通流元胞自动机模型,并通过计算机数值模拟,对坡道交通流特征进行了分析。发现坡道加剧了道路的拥堵,而且拥堵流和自由流之间存在一条十分明显的分界线,冲击波传递到分界线时发生了消散。此外,在最大通行能力附近,交通流密度—流量曲线会在一定坡道长度范围内(如40<Lp<80)进行集聚,坡道长度在这个范围对通行能力的影响相接近。坡道的纵坡度相对于坡道的长度而言,对道路的通行能力影响更为明显。

基于准冲击波的干道车流行程时间预测方法研究

在对干道车流运行特性进行深入研究的基础上,采用差分近似代替微分的方式对传统的交通流流体动力学理论进行了改进;并且用准冲击波分析方法对干道行程时间和干道行程车速进行了模拟和预测研究,以满足快速预测的要求,为城市干道交通流的科学管理和控制提供了一种分析工具.

高速交通中堵塞形成阶段的交通流模型

研究了高速交通中由于各种交通瓶颈而导致交通堵塞的过程 ,通过与高速空气动力学中的激波问题作比拟 ,建立适用于这一过程的交通流模型 ,包括完全堵塞和部分堵塞两种状态下的不同模型。依据实际测量数据 ,论证了平面交叉口绿灯转红灯时车流堵塞波的推进速度满足正态分布假设 ,其拟合优度高于泊松分布假设。建立的完全堵塞状态下的交通流模型揭示 ,随着上游来流的平均流量增加 ,堵塞波的推进速度呈指数规律上升 ,堵塞前后交通状态指数改变值在 0 .0 2～ 0 .30范围内。根据部分堵塞状态下的交通流模型 ,又可以得到不同程度堵塞条件下 ,堵塞波的推进速度与上游来流流量之间的定量变化规律 ,可以作为控制上游来流流量 ,以减缓堵塞发展或尽快消除堵塞的计算依据。

关于交通流动力学模型与交通状态指数研究

本文比较系统地建立了交通状态指数的各种表达式 ,它在交通流动力学模型中具有重要的地位。通过对平面交叉口红灯时段车流堵塞波速进行实测和统计分析 ,建立与之相关的“流量—堵塞波速”计算公式以及完全堵塞模型和部分堵塞模型 ,得到高速交通堵塞形成过程中交通状态指数的各种变化取值 。

人群流动的波动性分析

在现代社会中,公共场所拥挤人群现象常常发生,人们对拥挤人群的机理研究较少,在公共场所因对拥挤人群的疏导或管理不当频频发生而伤亡事故。针对公共场所拥挤人群的安全管理需求,根据波动理论,特别是激波理论,来研究拥挤人群的基本特性,如密度、速度与激波的关系等。在人群拥挤时,可将其视为一连续介质,人群中产生的任何扰动(直接表现为密度的变化)都将以波的形式在人群中传播,同时由于人群中个体间的差异,导致波发生非线性畸变,最后可能导致激波的产生,即拥挤事故。通过特征值解法及Matlab软件,求解了对于不同的初始密度分布曲线、不同的速度,预测激波将在何时何处发生,即揭示激波产生的规律,总结了消除激波的一些措施,如改变边界条件、控制初始密度、设置畸点等,以避免拥挤事故的出现。

连续流交叉口信号配时优化模型

连续流交叉口是一种非常重要的非传统交叉口设计,通过将主交叉口左转车流转移至次级交叉口的方式,实现主交叉口二相位控制,从而大大提高主交叉口的通行效率。为进一步发挥连续流交叉口的通行性能,对主次交叉口的信号协调控制展开理论研究,提出了一种具有普遍适应性的信号配时优化模型。该配时优化模型能够有效协调主次交叉口的信号配时,最大限度地降低车辆延误、改善交叉口通行能力,生成理想的协调配时方案,在实际应用中,能够确保主次交叉口的可靠运行。在分析连续流交叉口延误的组成和性质的基础上,深入研究了交通流延误和排队随主次信号相位差的变化情况,做相应的场景分析,再通过主次交叉口相位差优化分析,给出了最优相位差的求解方法,大大简化了模型的求解流程。最后,以南昌市某干道交叉口为例,对其进行了连续流交叉口渠化设计,利用所建立的优化模型求解协调配时方案,再通过微观仿真平台进行了交通效益评价。结果表明:所生成的配时方案能够有效降低延误和车辆排队,改善交叉口通行能力;模型计算结果与仿真输出结果相符,进一步说明该信号配时优化模型准确、可靠。

基于激波分析理论的交通拥堵传播和消散机理研究

交通拥堵传播和消散机制的研究是解决城市拥堵问题的核心基础工作。三角形基本图是一种广泛使用的宏观交通流模型,在该模型中有两种特征线,前置波和后置波。前置波表示畅通交通流的动态演化进程,后置波表示拥堵交通流的动态演化进程。当畅通交通流与拥堵交通流交叉时会形成一条激波带,激波带分离了两种交通状态,且以一定的速度向上游和下游传播。拥堵的传播和消散本质上是激波的传播。最后,以一数字算例,分析了由下游瓶颈造成的拥堵向后传播的规律以及瓶颈能力恢复后拥堵消散的规律。

关联交叉口间高饱和度路段排队长度研究

为了研究高饱和度路段车辆排队长度,根据高饱和度下车流离散小、车速趋于统一的特点对排队演变进行分析,并基于冲击波理论建立了排队长度计算模型。通过VISSIM仿真软件验证模型的适用性,设计了35组饱和度在0.40~1的仿真实验,将各组最大排队长度、排队最大时刻的仿真均值与计算值对比。仿真结果显示:饱和度处于0.9~1时,两者的仿真均值与计算值的相对误差均控制在5%~10%;利用模型分析了相位差对于最大排队长度的影响规律,为利用相位差进行溢流控制提供理论依据。

关于δ初值的Chaplygin压交通流AR模型的Riemann问题

研究Chaplygin压交通流AR模型初值含Dirac δ函数的Riemann问题.在广义Rankine-Hugoniot条件和熵条件下,构造性地获得了包含δ激波的整体广义解,明确地显示出四种不同的结构.结果表明,在Riemann初值这里构造的扰动下,Riemann解是稳定的.

基于轨迹数据的过饱和信号路口排队长度分析

针对交通过饱和情况,利用网联车轨迹数据提供的车辆到达和停车位置等信息,提出一种基于交通冲击波的周期初始队列长度和最大排队长度的估计方法。基于网联车车辆轨迹确定车辆到达时刻、排队时刻、启动时刻及驶离时刻4个临界点的时空数据,并根据时空信息建立到达率估计模型,运用冲击波理论对每个周期初始队列长度及最大排队长度进行估计,应用微观交通仿真软件SUMO对模型进行仿真验证。实验结果表明:在网联车渗透率不低于20%的情况下,当v/c=1.0(v为实际交通流量,c为道路通行能力)时,初始队列长度MAE值小于6.5 m,MAPE值小于10%,最大排队长度的MAE值小于16.0 m,MAPE值小于11%,说明基于车辆轨迹的交叉口排队长度估计模型能够较为有效地估计过饱和交叉口的最大排队长度和初始队列长度。

基于单截面低频检测数据的信号交叉口排队长度估计

针对我国大多数中小城市信号交叉口交通检测数据条件及基于此数据条件下存在的信号交叉口排队长度估计精度不高问题,研究了基于单截面低频定点检测数据的信号交叉口排队长度估计模型。利用时间占有率与流量、速度之间的函数关系对长排队(排队长度超出检测器位置)进行识别。根据信号配时数据切分低频检测器数据,并与信号配时数据匹配。基于交通波理论,通过关键点的判别求取周期最大排队长度。以青岛市山东路-江西路南进口为例进行仿真和实证验证。结果显示,长排队的识别精度达到了90%以上,不同饱和度下(低、中、高)的信号交叉口排队长度估计精度均达到了80%以上,其中,中、低饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于20m/cycle,高饱和度场景下排队长度平均绝对误差小于45m/cycle。

具有负压力的Aw-Rascle交通流的Riemann问题

研究了广义Chaplygin气体的Aw-Rascle交通流的Riemann问题,构建了它的古典和非古典Riemann解.借助广义Rankine-Hugoniot关系和δ-激波熵条件,获得了δ-激波解的存在性和唯一性,并且给出一些数值模拟来阐明此分析.

关键交叉口与双周期交叉口间路段上的车辆排队模式及测算方法

为了描述周期时长不相等的协调信号交叉口间路段上车辆排队的集结与消散现象,以关键交叉口周期时长为双周期交叉口周期时长的2倍为例,基于冲击波理论,针对两个相邻交叉口之间路段上的上、下行车流分别描述了车辆排队的各种模式并建立了车辆排队长度模型。为了验证模型的有效性,利用VISSIM交通仿真软件设计了模拟实验方案。考虑不同条件下信号红时差与交通流率的多种组合,通过仿真实验共得到35组数据,每组数据均获得84个有效数据点。结果显示,上、下行方向的车辆排队消散长度的计算值与模拟值的相对误差小于10%的周期分别占75.56%和95.00%;交叉口信号周期越长,其排队消散长度的平均值和最大值也相应地越长。研究结果表明,该模型可以用来估算周期时长不相等的协调信号交叉口间路段上车辆的排队长度,从而为交通控制方案的优化与调整提供理论依据。

基于时空图的交通状态转变时刻的判别方法研究

针对交通状态转变时刻的判断问题进行了研究,在传统的交通状态研究模型基础上提出了时空图在状态判别中的应用,并在利用前人提出的调整累积曲线方法进行了比较,证实了引入该方法的有效性和准确性,提高了对交通拥挤转变时刻的判定上的准确率,在交通流特性的研究中起到十分重要的作用。

带有Chaplygin压强的Aw-Rascle交通模型含有狄拉克函数初值的黎曼问题

本文研究带有Chaplygin压强的Aw-Rascle交通模型含有狄拉克函数初值的黎曼问题。在广义的Rankine-Hugoniot条件和熵条件下,我们构造性得到四种不同情形下的全局广义解,包括了含有狄拉克激波。