城市高架道路交通流三参数的现场实测和分析

通过对上海市内环线高架若干路段的大量实测，获取了描述高架路交通宏观特征的交通流参数分布曲线．采用非线性最小二乘拟合方法，对交通流性质进行分析，得到2种不同形式的速度-密度关系式，并据此得出畅行速度与阻塞密度这2个重要的交通流临界参数．分析结果表明．指数形式的速度-密度关系适用于描述相对稀疏的交通流；双曲形式适用于描述较拥挤的交通流．     

高速公路改扩建施工区交通流特性

为了探究高速公路改扩建施工区交通流特性,结合实测数据和仿真分析,基于施工区不同控制段(警告区、过渡区和作业区)不同车道的速度、流量、饱和车头时距等分析了交通流参数的变化和车道间交通流相互影响.研究表明:过渡区是施工区交通运行的瓶颈;在不同控制段,当密度大于30辆/km时,交通流状态发生突变;在不同车道,当密度大于15辆/km时,内、外侧车道交通流呈现不同特性.基于速度-流量观测数据,建立了回归模型.分析结果表明,2-1施工区、3-2施工区交通中断前后流率下降百分比分别为8.56％、9.25％.根据施工区交通流运行特性,将施工区通行能力定义为排队通过流率,给出了通行能力计算方法,确定2-1施工区、3-2施工区通行能力分别为1610、3650辆/h.     

有应急车辆的双车道交通流元胞自动机模型

为明确应急车辆对交通流的影响,引入应急车辆影响区域和普通车辆让行概率,修改换道规则,建立了双车道元胞自动机模型.通过计算机数值模拟,生成不同密度下的时空图以及不同参数取值下的密度-流量、密度-速度基本图.研究表明:应急车辆影响区域的设置提高了0.08～0.18密度范围内的车流量和速度,同时提高了所有密度条件下的应急车辆速度;在密度大于0.08时,让行概率对换道次数产生明显影响.应急车辆促使较低密度的交通流更为均衡,对较高密度的交通流干扰有限.     

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.     

速度梯度模型的高速公路交通流状态估计方法

为改进高速公路交通流状态估计方法,采用速度梯度模型作为交通流的系统状态方程构建交通流状态估计模型.通过对速度梯度模型参数的敏感性分析,发现模型估计误差对自由流速度和阻塞传播速度两参数较为敏感,需在线估计.然后分别给出了速度梯度模型与扩展卡尔曼滤波以及无迹卡尔曼滤波相结合的高速公路交通流状态估计方法,并应用实测数据对两类交通流状态估计方法的性能进行了评估.结果发现:两类交通状态估计的精度均可达85%左右,无迹卡尔曼滤波算法精度略好于扩展卡尔曼滤波,但计算时耗大.基于速度梯度模型的交通流状态估计方法能有效估计和跟踪交通流状态的变化,且相较于同类方法,所需标定的模型参数更少.     

改进交通流元胞机模型及其安全距离参数分析

提出了适用于城市交通的改进元胞机模型（CA）.该模型基于交通流颗粒行为的微观学习,模型中个体均遵循基于实际交通流运动机理的规则,可较快并有效地再现实际的交通流现象.模型同时考虑了车辆的慢启动效应,此外,考虑到驾驶员的技术、胆略及道路服务水平的差异,在相关的减速规则中引入了一个安全距离参数,并仿真得到了该参数不同取值时的流量密度曲线.最后,根据广州某CBD道路交通流数据的散点分布图,分析了实际道路条件下安全距离参数的合适取值.     

信号交叉口机动车-电动车交通流建模及仿真

为研究城市信号交叉口电动自行车在行驶过程中侵入机动车道时对机动车交通流产生的影响,建立一个适用于机动车-电动车的异质交通流模型来描述电动车侵入机动车道的场景.新建模型在原始社会力模型的基础上,引入了间隙力、跟驰力和排斥力,更加精确地描述异质交通流的特征,利用真实数据对模型进行标定和验证.在搭建真实案例仿真平台后,分析电动车的排队数量及到达率对机动车的流量及通行速度的影响.模型标定结果显示:车流量、平均速度的eMAE、eMARE和U值均小于12%,证明新建模型能较大程度还原真实交通流特征.仿真发现当电动车排队数量大于20辆时,需要采取合适的交通组织和控制方法来减少电动车和机动车的冲突.最后提出让电动车提前2~3 s的时间行驶或提前非机动车停车线等建议来提高交叉口机动车的通行能力.     

机非划线路段非机动车交通流特征研究

针对传统方法获取非机动车流数据难以识别的问题,应用无人机航拍获取更高质量的视频资料来分析混合非机动车流特征。研究结果表明:混合非机动车流三参数(流量、密度、速度)之间的关系有别于机动车流,非机动车流在路段上很少存在排队现象;在非排队状态下,二次函数能够较好地描述混合非机动车流密度-流量的关系;电动自行车的速度随着密度的增加逐渐降低,而传统自行车的速度基本上不受密度的影响;混合交通流速度受流量、自行车比例的双重制约。     

雨天环境下高速公路交通流特性及模型研究

降雨对高速公路交通流会产生一定的影响。为量化分析不同强度降雨对高速公路交通流微观和宏观特性的影响程度,根据实际观测的高速公路交通流和降雨量数据,确定了各种降雨类型下微观交通流特性参数(如速度、车头时距、车头间距等)的分布规律;对经典的宏观交通流模型进行了对比分析,选择Van Aerde模型作为雨天环境下高速公路交通流模型,运用启发式算法对各种类型降雨下的模型参数进行了标定,并给出了不同天气下交通流量-速度关系曲线和速度-密度关系曲线。结果表明,与无雨天气相比,小雨、中雨和大雨天气下高速公路平均速度分别下降4.7%、9.8%和16.1%,通行能力分别降低10.5%、17.4%和27.1%。     

基于决策优化模型的驾驶行为建模方法

为了能在微观交通仿真模型中对复杂交通环境下的驾驶行为进行统一的数学描述，提出一个基于决策优化模型的驾驶行为建模方法.通过扩展Helly跟车模型并将其等式约束变换为不等式约束，建立驾驶员的可行加速度决策空间，再依次求解轨迹最优目标和速度最优目标，得到一个满意的横纵加速度.该建模方法将跟车、换道、超车、穿插、制动等驾驶行为统一地在驾驶行为决策优化模型进行描述中，模型结构灵活，模型参数校正方法简单明了，适用于交通环境复杂的混合交通流微观仿真建模.     

基于G-P算法的快速路交通流参数相空间重构

提出了一种基于混沌分析的G-P(Grassberger-procaccia algorithm)算法将非平稳交通流参数时间序列近似转化为平稳时间序列的方法。首先采用自相关函数判断自由流状态、拥挤流状态和阻塞流状态下交通流基本参数时间序列的平稳性。然后应用G-P算法计算嵌入维,进行相空间重构,给出交通流参数时间序列平稳化方法。最后利用快速路交通流实测数据,对3种状态下非平稳的交通流参数时间序列的平稳化进行验证,结果表明:本文方法能够为交通流参数分析、拟合和预测提供科学合理的输入集。     

车载蠕虫传播建模与仿真

通过对移动模式、通信信道、媒质访问控制和蠕虫传播等环节的建模,分析了蠕虫在车载自组网城市场景稳态下的理论传播结果,大量的蒙特卡洛实验揭示了最小至最大的传输半径、自由流至拥塞流的移动速度、稀疏态至密集态的节点密度等网络状态和媒质访问控制机制对蠕虫传播的影响。通过大量的网络仿真实验研究了蠕虫在相同场景动态下的实际传播结果,讨论了理论值与实际值的关联性,并分析了导致局部差异的原因,指出了感染概率与其他网络参数之间的内在联系,研究结果有助于为工程人员设计智能和自动的无线蠕虫检测和控制措施提供帮助。     

神经网络在交通系统中的应用

在简要介绍神经网络原理的基础上，分析了采用神经网络解决交通系统中空车调度及交通流预测的原理及方法。讨论了两方面内容：一方面采用神经网络以达到空车走行公里数最少的优化目标；另一方面，采用神经网络精确地预测交通流，以减少交通拥挤和堵塞。     

城市土地利用与交通系统关系的动力学模型

为了定量研究土地利用与交通系统之间的关系,结合上海市交通系统和土地利用的实际数据,基于系统动力学理论,分别采用因果关系图与系统流图解析了由土地利用-交通系统构成的大系统内各因素间的因果关系及各因素间相互影响的数量关系,进一步对系统流图进行了子模型划分与函数拟合,建立了土地利用与交通系统关系的动力学模型。验证结果表明,所建模型能够正确反映土地利用和交通系统之间的关系。     

城市快速路入口匝道连接点通行能力研究

入口匝道连接点是城市快速路的瓶颈，研究其通行能力对城市快速路的建设和管理具有重要现实意义。从最基本的交通流连续方程和运动微分方程出发，通过微分和积分变换，采用特征线法，得到城市快速路入口匝道连接点交通流参数之间关系的理论模型，将连接点参数关系整理成汇入率（驶入率）、上游外侧车道流量和密度之间的关系，既入口匝道连接点的动力学模型，利用实测数据对模型进行标定，并选用美国道路通行能力手册（HCM2000）进行验证，模型能较好模拟城市快速路入口匝道连接点的实际交通流。     

分对数模型在城市快速路交通状态预测中的应用

在分析相邻检测器截面间交通流的高度非线性和时空耦合性特点的基础上,结合上海市某一快速路段环型线圈检测器数据和浮动车GPS数据,采用数据挖掘技术提取检测器截面间的交通流时空数据.运用多项式分对数模型对所提取的时空数据进行统计分类分析,依托特征参数建立交通状态多项K-Logit指数模型.结合快速路匝道控制措施,采用VISSIM COM与VC++6.0为仿真平台,对实验数据进行仿真,结果表明:分对数模型对交通状态的预测精度能达到93.65%,行程时间平均缩减了17.1%,车辆延误降低了11.9%,行车速度提高了14.6%.     

高速公路安全与交通流特征参数关系

基于我国平原区1条典型高速公路3年的事故数据和交通流数据对两者之间的关系进行了研究.利用多变量多项式比率等方法建立了多个交通流参数和事故率之间的关系方程,并辅以三维曲面图加以直观反映.研究表明:大车比例、大小车平均速度差和饱和度是影响交通安全最为重要的3个交通流特征参数,多个交通流参数之间相互作用关系复杂,单个参数对交通安全的影响随着其他参数取值的变化而变化.     

城市快速路交通事件影响范围预测模型

为研究交通事件对城市快速路交通流的影响,在对MCTM模型进行改进的基础上,建立快速路交通事件影响范围预测模型.该模型针对城市快速路交通流的亚稳态现象,模拟亚稳态区域的交通流状态;同时考虑交通事件对元胞主要特征参数的影响,并结合事件发生的不同位置,对元胞设置进行调整;最后提出事件影响长度的概念,并将其作为交通事件影响范围的评价指标.以北京市局部道路网为研究对象,结合交通事件的相关数据,对该模型进行了参数标定和实例分析.结果表明,仿真数据的变化趋势与实测数据基本一致,且误差在可接受范围内.模型能清晰地反映出不同时刻各个路段的交通流状态,可有效地确定城市快速路交通事件的影响范围.