基于行驶区间的快速路入口小型车VSP分布特征分析

为了研究快速路主辅路入口宏观小型车交通流的比功率(VSP)分布特性,在晚高峰时段用无人机拍摄快速路入口段小型车汇入的视频资料。把车辆汇入的行驶路段均分成10个行驶区间,通过Tracker软件获取视频中小型车的逐秒速度和逐秒加速度,计算各个行驶区间内所有驶过机动车的逐秒VSP。应用聚类分析法将所有逐秒VSP划分成12个VSP Bin,并计算和分析在各行驶区间内的VSP分布。结果表明:小型车流汇入过程中,在第1~8行驶区间内的VSP分布呈正态分布;同时,各行驶区间内VSP分布在正值范围的比重均比负值范围的大,且分布在0~5 kw·t-1所占分比重最大,其中在第3行驶区间所占比重达41.46%,但是在第8、第9行驶区间内,VSP分布在负区间的比重明显大于其他行驶区间,分别为42.86%和33.90%。     

北京市出租车实际道路行驶特征与排放特性的关系研究

为了分析北京市出租车实际道路排放特性,利用车载排放测试系统SEMTECH-DS对北京市出租车进行了实际道路排放测试,并基于实验数据分别分析了出租车行驶速度、加速度以及机动车比功率(VSP)与HC,CO,NOx,CO2排放的关系.结果表明:HC,CO,NOx的排放率基本随着出租车行驶速度的增加先增加然后降低,而CO2排放率随行驶速度的增加而增加;在不同速度区间内,各种污染物排放因子和排放率均随着加速度的增加而增加;各污染物的排放率和排放因子均随VSP增加而增加,且与VSP成一定的正相关关系,利用VSP量化出租车污染物排放更为合理.     

快速路入口匝道车辆汇入位置的分布特征分析

为研究快速路入口匝道车辆的汇入行为,首先对交织区全范围的汇入位置进行采集,然后通过聚类分析将汇入行为分为前段汇入、中段汇入、末段汇入3种.采用5种分布模型对各类行为的汇入位置进行拟合,通过最大似然估计法确定模型参数并进行Kolmogorov-Smirnov拟合优度检验,发现前段汇入符合Johnson SB模型,中段汇入符合Log-Logistic模型,末段汇入符合Gen.extreme.value模型.最后,建立汇入位置分布与主路外侧车道密度、匝道车辆合并速度间的关系模型.敏感性分析结果表明,同一类别的汇入位置分布受密度、速度的影响显著.     

快速路入口区域车辆跟驰行为研究

快速路入口区域车辆跟驰行为及安全间距会受到汇入车辆影响。为了探索快速路入口区域车辆的跟驰行为,利用无人机在200m高空对快速路入口区域进行高空悬停定点拍摄,并利用Tracker软件提取了车辆速度、车辆横纵坐标、加速度等参数。采用跟驰距离、相对跟驰速度绝对值及跟驰片段长度指标对快速路入口区域车辆的跟驰行为进行判断,确定了快速路入口区域跟驰行为判定准则。在此基础上,对交通流变化、车道分布、入口形式对跟驰行为的影响进行对比分析。研究发现：快速路入口区域车辆跟驰距离均值为26m,车辆跟驰距离集中分布在15~28m;相对跟驰速度绝对值均值为0.75m/s,且90%车辆相对速度绝对值小于1m/s;车辆跟驰距离和后车跟驰速度随交通流增加逐渐减小;快速路最内侧车道车辆跟驰距离和跟驰速度大于中间车道;直接式入口的主线车辆跟驰距离和跟驰速度大于平行式入口。本文研究成果可为快速路入口区域跟驰行为参数标定及管控提供参考依据。     

低速汽车实际道路气态污染物排放特征

 利用SEMTECH-DS车载排放测试系统,对6辆典型低速汽车进行实际道路车载排放测试,获得测试车辆逐秒速度,CO₂,CO,NO_x和碳氢化合物(HC)等气态污染物排放数据.基于测试数据,对工况与污染物排放之间的关联进行解析,计算并分析了4种污染物的排放因子.结果显示,低速汽车CO₂,CO,NO_x和HC 4种污染物排放因子总体上随速度增加而下降,随加速度增加而升高;不同行驶下的排放速率:加速＞匀速＞减速＞怠速;各污染物排放速率与比功率(VSP)呈现很好的相关规律.测试低速汽车CO₂,CO,NO_x和HC平均排放因子分别为110.1,1.66,1.78和0.49g/km^-1,其中CO与国II轻型柴油车排放限值相当,NO_x和HC与国I轻型柴油车排放限值相当.     

基于比功率与发动机功率的重型柴油车实际道路排特性研究

重型柴油车在实际道路上的污染物排放备受关注。利用便携式排放测试系统(PEMS)收集了重型柴油货车OBD数据和排放数据,引入重型车比功率(VSP)和发动机功率分别研究了其对柴油车排放的影响及二者间的关系。结果表明,96%以上行驶处于VSP区间[-10 10]kW.t-1,CO、NOx排放随VSP增大先升高后降低;CO2排放随VSP增大而增大。CO、NOx排放随发动机功率增大先升高后降低;CO2排放随发动机功率增大而增大。VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时CO排放因子较高;VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时NOx排放因子较高;随着VSP与发动机功率逐渐增大时CO2的排放因子逐渐增大。该研究成果为重型柴油汽车的排放控制提供了一定的技术参考。     

农用运输车实际道路油耗特征研究

利用SEMTECH-DS车载测试系统,选择3辆农用运输车进行实际道路车载测试,获得测试车辆速度和CO2、CO、NOx、HC等气态污染物逐秒排放数据.基于碳平衡原理计算得到测试车辆油耗因子,测试车辆平均百公里油耗为2.84 L,CO2、CO、NOx和HC基于油耗平均排放因子分别为3 022.7 g.kg-1、127.6 g.kg-1、58.1 g.kg-1和11.4 g.kg-1.对工况与油耗之间的关联进行解析,结果表明:油耗速率随速度、加速度的增加而升高;百公里油耗随速度增加总体呈下降趋势,随加速度增加而升高;加速运行模式下的油耗速率和百公里油耗最高,匀速次之;油耗速率与VSP呈现很好的相关规律.     

基于比功率与发动机功率的重型柴油车实际道路排特性

重型柴油车在实际道路上的污染物排放备受关注。利用便携式排放测试系统(PEMS)收集了重型柴油货车OBD数据和排放数据;引入重型车比功率(VSP)和发动机功率分别研究了其对柴油车排放的影响及二者间的关系。结果表明,96%以上行驶处于VSP区间[-10,10]k W·t~(-1),CO、NOx排放随VSP增大先升高后降低; CO_2排放随VSP增大而增大。CO、NO_x排放随发动机功率增大先升高后降低; CO_2排放随发动机功率增大而增大。VSP大于0且发动机功率小于55 k W时CO排放因子较高; VSP大于0且发动机功率小于55 k W时NO_x排放因子较高;随着VSP与发动机功率逐渐增大时CO_2的排放因子逐渐增大。该研究成果为重型柴油汽车的排放控制提供了一定的技术参考。     

基于典型山地城市的轻型车比功率综合油耗模型

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

城市快速路车流运行状态安全性评价

为了对城市快速路的车流运行状况进行评价,提出基于数据包络分析(DEA)的车流运行状态安全性评价方法,并对该方法的工程实用性进行研究。深入分析反映交通流稳定性的交通指标,将道路交通状态指标划分为基础性指标和特征性指标2种类型。以交通量、速度和密度等基础性指标为输入指标,以速度标准差系数、车辆变道率和平均车头时距等特征指标为非期望输出指标,运用线性转化将非期望指标转化为期望指标;基于数据包络分析理论构建城市快速路车流运行状态评价模型,通过计算不同路段输入和输出指标之间的差异性,可以得到多个评价样本路段之间的相对安全性;最后,以西安市绕城高速为例,分别选取4个交织路段和6个正常路段作为评估对象,使用雷达测速枪和视频法进行交通调查,并借助LINGO11.0软件对模型进行求解,验证了模型的实用性。研究结果表明:10个评价样本路段中,6个路段为有效决策单元,道路安全度达到了相对有效,4个路段为非有效决策单元,存在潜在的安全隐患,其中非有效决策单元绕城高速A、B、C、J路段的道路相对安全度分别为97%、88%、98%和96%;在交通量、平均行驶速度或车流密度等输入指标发生突变时,道路交通安全隐患存在被放大的可能性,容易发生交通事故。     

基于变加速度的高速公路平直路段运行速度模型优化

通过研究典型路段车流的运行速度规律,分析汽车在平直路段上的实际行驶方式,提出了平直路段变加速度的运行速度测算方法和预测模型.该模型很好地描述出汽车在平直段上的实际加速状态,动态反映加速度与速度、加速度与期望速度间的变化关系,经与汽车直线路段速度距离加速曲线图表对比,速度预测模型精度较高.平直路段变加速度法优化、完善了现有平直路段的运行速度预测模型,为公路运行速度的合理取值提供了理论支持.     

出入口匝道对快速路安全性的影响分析

快速路系统中,出入口匝道作为不开分割的一部分,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。因此本文主要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。     

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。     

基于移动瓶颈理论的高速公路重载货车影响效应研究

通过分析重载货车造成的移动瓶颈对高速公路行驶车辆的平均速度和平均延误的影响,建立了高速公路移动瓶颈影响效应模型,应用VISSIM软件对模型仿真,得到如下结论:随着车流量的增加,货车造成的移动瓶颈影响效应将急剧增加,车流不断形成集结波和消散波,导致车流平均速度快速下降;当货车达到一定比例后,将使整个车流趋于饱和而进入缓慢行驶状态,前后的移动瓶颈相互影响,进而影响整个路段车流的前进,造成车流平均延误增加和平均速度减慢,严重时可形成阻塞。     

基于SVM的快速路合流区车辆间隙选择模型

通过2种典型快速路合流区车辆行为观测,发现匝道车辆在选择间隙时存在多次超车行为,表明其汇入过程是一个多次决策的动态过程.根据合流过程中车辆速度的变化特性,判定车辆在选择间隙时的决策点并采集决策点处的微观交通流参数.在此基础上比较了2种不同渠化设计下入口匝道车辆汇入行为的差异.考虑到合流车辆不同行为判别所需的关键参数不同,使用2个支持向量机模型(SVM)进行分类,建立了合流区车辆多次决策的间隙选择模型.通过对采集的交通流参数进行训练,SVM模型的预测精度能够达到91%以上,实现预测车辆间隙选择的目的.最后与Logistic回归模型进行比较,结果证明所提出的模型能够获得较高精度.     

快速路匝道汇入方案优化及软件仿真

针对城市快速路交通压力日益增长,匝道汇入处经常形成拥堵、交通事故频发等现状,结合当前城市快速路现状,通过理论计算和仿真实验方法,对现有汇入方案进行分析和优化,提出了“限速增道”汇入方案.方案在匝道汇入处采取隔离和限制措施,适当减少主、匝道车道宽度,降低车辆速度,引主导、匝道车辆各行其道,减少相互干扰,最终达到提高汇入处通行能力的目的.仿真实验数据显示,方案的单位时间车流量、通行速度、排队长度等交通指标均明显优于其它方案,效果明显.“限速增道”方案在现有车道宽度较宽的城市快速路上可以采用.     

基于视频检测技术的城市快速路车流减速波传播特性

选取一段频繁发生车流减速波现象的城市快速路作为数据采集地点,结合视频检测技术进行微观减速波数据采集与处理.基于减速波传播过程中车辆速度和加速度的数据分析,得出驾驶员在波传播过程中的微观行为特征,在此基础上给出减速波传播过程中驾驶员反应过程的具体描述,分为感知阶段、决策阶段和控制阶段;进一步从驾驶员感知时间、减速波传播速度和传播图像3方面对减速波传播特性进行研究,可为减速波微观仿真与控制提供一定的理论基础.     

实测数据的城市快速路交通流加速度研究

为分析不同交通流密度下的车辆加速度变化规律,选取青岛市杭-鞍高架快速路为试验场地,利用视频检测技术采集试验路段不同点位的交通流样本,从视频中获取跟驰车队的车速、车头间距、速度差以及加速度等交通流数据。统计分析发现,加速度值域关于0点对称分布;不同交通流密度下加速度的分布具有各异性;车速、车头间距和速度差对加速度的影响程度随交通流密度的不同而不同。利用实测数据对加速度GM模型进行参数优化和拟合分析,结果验证了模型的合理性,样本平均拟合误差均小于5%。     

考虑驾驶风格的高密度立交群出入口车辆驾驶风险研究

为分析不同驾驶风格驾驶人车辆的驾驶风险,在重庆内环快速路开展了高密度立交群实车驾驶试验,使用车载仪器采集车辆行驶轨迹、速度等运行参数,通过因子分析和聚类分析等方法,提取车辆速度、加速度和横向位移等参数,以此为依据将驾驶风格分为三个类型,即保守型、常规型和冒险型。通过车辆驶离和汇入主线过程中的轨迹偏移,分析了不同驾驶风格的行车轨迹特征,结果表明：冒险型驾驶人的轨迹偏移高于其余2种驾驶风格的驾驶人,且轨迹偏移的分布较为分散;在驶离/汇入主线时,冒险型驾驶人所需要的换道时间更短、换道起始位置更靠前、换道频次也多于另外2 种驾驶风格;以速度波动和加速度波动作为驾驶风险评价指标,两者大小均是冒险型＞常规型＞保守型;利用熵权法确定指标权重并得到驾驶风险率,将其按照不同驾驶风格分类,结果表明：在主线出口位置,呈现明显的分布特征,即冒险型＞常规型＞保守型,而在主线入口位置,冒险型与常规型的驾驶风险率大小相差无异,但冒险型驾驶人分布更加离散。分析不同驾驶风格驾驶人的驾驶风险率,有助于提高驾驶人的行驶安全性。