混有智能网联车队的交通流基本图模型分析

为了探究高速公路混有智能网联车队交通流特性,构建了混合交通流中不同类型车辆随机分布特性的数学解析表达;考虑期望车头间距随速度动态变化的交通流特性,建立了混合交通流中不同类型车辆的跟驰模型.基于此,推导了混有智能网联车队的交通流基本图模型,并对模型参数渗透率p和最大车队规模的敏感性进行了分析.仿真结果表明,随着p值的增加,道路交通流通行能力随之提升,当p0.3时,渗透率增加对于混合交通流通行能力提升效果并不显著,而当p0.5时,混合交通流通行能力随着渗透率增加提升效果显著;另外,随着智能网联车辆的渗透率p增加,车队规模的限制对交通流通行能力的影响越来越明显,当p0.5时,车队规模宜保持在4～6之间,而p接近1时,车队规模增大对通行能力的提升效果更加显著.     

混合网联环境快速路交织区交通流特性分析

在混合人工驾驶车辆(human-driven vehicle, HV)与网联自动驾驶车辆(connected and autonomous vehicle, CAV)的交通流环境下，为提升快速路交织区的通行效率与行车安全性，深入分析了混合交通流的基本特性.首先，结合交织区通行能力计算模型，研究交织区域长度、交织交通量比和CAV渗透率等因素对交织区通行能力的影响；其次，推导混合交通流基本图模型，并在不同期望车头时距和CAV渗透率下对混合交通流基本图参数进行分析；最后，通过数值仿真实验，分别探讨在由车辆换道行为所产生的单一扰动和频繁扰动条件下，混合交通流行驶速度与车头间距的时空演化规律及交通流稳定性.结果表明：CAV渗透率的提升可以提高交织区通行能力以及混合交通流交通效率；交织交通量比的减小和交织区域长度的增大可提高交织区通行能力；提升CAV渗透率可以有效提高混合交通流的稳定性，但较小的车头间距也会造成一定的安全隐患.     

基于强化协作博弈方法的双车道混合交通流特性

对元胞自动机引入Gipps跟驰模型,并结合改进的Q强化学习方法分别建立普通车辆及智能网联车的微观行驶策略,提出了一种新型的混合交通流演化仿真方法.然后,利用数值模拟方式对双车道交通环境进行仿真,探索智能网联车对混合交通流的动态影响.结果表明,相比于元胞自动机构建的普通车辆智能体,改进的Q强化学习方法训练的智能网联车智能体具备更强的连续时空环境适应能力,双车道环境下道路通行能力随着智能网联车渗透率的提升而增大,最高可提升45.34%.此外,智能网联车渗透率的提高会降低车群低效的换道行为,拓宽高通行能力水平下的车辆密度范围,有利于改善交通拥堵.     

单车道手动-自动驾驶混合交通流仿真分析

随着汽车产业和交通行业的快速发展,智能交通取得了长足进步,尤其是在自动驾驶领域。为研究手动驾驶、ACC和CACC三类车辆独立存在时的单车道交通流运行特性,基于元胞自动机Nasch规则,引入Gipps安全间距和速度,分别构建跟车模型,通过数值仿真试验,分析混入ACC和CACC车辆对道路通行能力、行驶速度、行车间距、交通拥堵等运行特性的影响。研究表明：随着ACC和CACC车辆渗透率的增加,道路通行能力和车辆行驶速度不断提高;当道路仅由数量相等的ACC和CACC车辆驾驶时,通行能力可提升2.2倍,拥堵指数可降低60%,显著改善了交通运行;引入ACC和CACC车辆增大了手动驾驶车辆行驶时的跟车间距,而ACC和CACC车辆仍能以较小的间距保持较高的速度跟随前车,提高了道路空间资源利用率。     

基于智能网联车辆编队的高速公路协同合流控制方法

为解决高速公路合流区在交通需求较高条件下的交通流不稳定和拥堵问题,以提高合流区通行能力和车辆合流过程协调性以及消除合流冲突为切入点,提出了在全智能网联车辆(CAV)环境下基于编队的协同合流(PBCM)策略.在合流区上游匝道路段设置一定长度的编队区,当编队区内的CAV数量满足一定规模后,即触发PBCM策略的执行.策略共包...     

混有CACC和ACC车辆的连续型元胞自动机交通流模型

现有的混合交通流元胞自动机模型中自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在跟驰模型上大多仅存在反应时间上的差别,并不能体现自动驾驶上层控制系统实时调节加速度保持车速稳定的特点,基于Gipps模型和PATH实验室标定的ACC和CACC跟驰模型提出了更符合自动驾驶机理的连续型元胞自动机模型。通过计算机数值仿真分别从速度,流量,拥堵比例以及期望车间时距方面对不同渗透率下的混合交通流进行分析。结果表明,智能网联车辆能有效提高道路通行能力,且能大幅减少交通拥堵;智能网联车渗透率越高,开始出现拥堵车辆的密度临界值越大;同时道路通行能力随期望车间时距减小而增大。     

高速公路坡道对交通流的影响

采用周期边界条件,建立单车道不同路段最大速度不同的元胞自动机交通流模型,模拟研究坡道长度、坡道倾度、较慢车混合比例和增设爬坡道对高速公路交通流的影响。结果表明,坡道长度不同时,车辆的临界密度相同,车辆达到临界密度之前的平均速度随坡道长度的增加而减小,在中等密度区域对应的交通流量随坡道长度的增大而减小;坡道倾度增大时,车辆平均速度明显减小,相应的车辆临界密度也减小,在中等密度区域内的最大流量随着坡道倾度增大而迅速减小;只要有较慢车存在,不同较慢车的混合比例对交通流的影响基本相同;增设爬坡道前后车辆的临界密度相同,增设爬坡道后的车辆平均速度比没有爬坡道时大,密度不是特别大时,增设爬坡道可以大大提高高速公路的通行能力。     

一种高速公路隧道交通流元胞自动机模型

针对高速公路隧道交通瓶颈,通过分析高速公路隧道区域通行环境特性,研究车辆行驶在高速公路隧道路段时的换车道、加速、减速等微观交通现象,在双车道元胞自动机模型STCA模型基础上,引入车辆速度控制条件和车道控制条件,提出了一种高速公路隧道交通瓶颈元胞自动机模型,分析了不同长度高速公路隧道对区域路段交通流的影响。研究结果表明：建立的模型能够模拟车辆在高速公路隧道区域的时空变化特征;高速公路隧道瓶颈会对紧邻瓶颈下游的特定长度路段的交通流产生缓冲作用;隧道路段区域的最大流量以及平均车速与无隧道路段区域相比,将会随着隧道长度的增加而逐渐降低。     

城市大型活动车队行驶特征与交通影响分析

为保证城市大型活动专用大巴车队行驶过程中的安全稳定,防止车队出现运行紊乱、前后脱节的现象,基于车流波动理论,以平均车辆延误、最小发车间隔、尾车追及距离为指标,分析车队长度、发车间隔、运行速度对于车队通过瓶颈路段运行状况的影响,并讨论大巴车队通过交叉口时对社会车辆产生的延误,最后,以深圳“大运会”开幕式为例,进行实证研究.研究结果表明,车队通过瓶颈路段的行驶稳定性随着车队长度、正常段与瓶颈段行驶速度差的提高而降低;交叉口社会车辆延误随着车队长度与发车间隔的增大而减小.     

基于VISSIM仿真的高速公路事故交通影响

高速公路发生交通事故时,由于事故车辆占用车道,造成事故路段形成交通瓶颈,影响路段的实际通行能力,导致事发路段的车辆延误和排队长度的增加。为了研究高速公路交通事故对交通造成的影响,通过VISSIM仿真软件,建立高速公路基本路段和路段上的交通事故模型,分析不同输入交通量、大小车比例下,事故路段的车辆延误和平均排队长度随时间的变化规律;对中国高速公路在事故情况下的有效通行能力进行了研究。研究结果表明:高速公路基本路段输入交通量越大、大车所占比例越大,交通事故的影响时间越长、范围越大;运用VISSIM仿真模型得到基于中国高速公路交通特点的有效通行能力参数。     

车联网环境下匝道汇入区瓶颈换道优化

高快速路汇入区（即合流区）瓶颈是交通流运行的咽喉，汇入瓶颈交通流失效会加剧拥堵，诱发交通振荡以及事故率上升等一系列问题。与现有研究大都通过调节匝道汇入车辆行为或主线车辆速度进而试图改善汇入区交通流问题不同，该研究聚焦于瓶颈汇入区上游主线车辆，通过动态调节汇入区上游主线车道车辆分布，提升汇入区通行能力。具体而言，研究提出一种可以对网联车（CV）进行双向换道建议的混合整数线性规划模型，该方法不依赖于交通流基本图设定的临界密度，通过实时计算每一辆个体CV的向左、向右或保持车道决策以优化车道流量分布，减少汇入车辆干扰，提升汇入效率。基于VISSIM交通仿真软件，通过二次开发搭建了汇入区瓶颈换道优化实时仿真评估系统，并对该方法进行了验证，测试不同流量组合和不同CV渗透率下算法的有效性。各车道时空轨迹表明该换道建议优化方法可以有效减小汇入车辆冲突，车均延误分析结果表明在单车道平均流量1 550 ~1 800 veh·h^-1区间，即汇入瓶颈失效关键流量区段，换道建议优化方案相比原方案能显著改善汇入区的运行效率，车均延误可降低10 %~50 %左右。CV渗透率敏感性分析表明，在较低的0.2~0.5渗透率下即可达到减小延误的目标。     

交通事故下高速公路有效通行能力分析与估算

高速公路发生交通事故后,事故车辆占用车道,必然造成道路交通瓶颈,降低高速公路实际通行能力。为了定量地分析交通事故对高速公路通行能力造成的影响,建立VISSIM仿真的高速公路典型路段交通事故模型,并提出以折减系数法为基础的交通事故下高速公路有效通行能力计算模型。分析不同阻塞车道数、阻塞车道长度、大车比例和交通事故持续时间下,交通事故点断面流量随时间的变化规律。研究结果表明:高速公路通行能力随阻塞车道数的增加、阻塞车道长度的增长、大型车占有率的增大而减小。而当通行能力刚好满足交通量需求时,道路通行能力几乎不受交通持续时间影响;运用VISSIM仿真模型得到基本通行能力的高速公路有效通行能力折减参数,其中当阻塞车道长度为0.1 km时,折减系数为0.808。     

突发性灾害中高速公路分流体系的设计

从交通流速度—密度的理论与实证关系入手,考虑天气对高速公路交通流的影响,进而有效地进行突发性灾害下分流体系的设计.在灾害性天气出现时导致交通流堵塞的主要原因是关键点的通行能力发生变化,借鉴HCM的方法和Banks的方法对瓶颈点的通行能力进行分析.最后以2008年初中国南方地区冰灾造成的高速公路交通阻塞为背景,设计了一个交通分流的算例,以待分流的堵塞车辆到达目的地时间最短为目标函数.在对N辆车进行初始分配时,先找出每条可行路最拥挤的路段,然后将第i辆车分配到所有拥挤段中相对畅通的路段对应的路径,将通行时间最长的路径上的车辆调整到其他路径上,以迭代算法求解最优解.     

冰雪条件下高速公路可变限速方法

高速公路在冰雪天气下需要进行封路或限速等措施,导致道路通行能力减小,车辆行驶安全性下降。 针对该问题,在考虑道路线形、冰雪条件道路特性与交通流特性的基础上,提出一种基于冰雪条件的高速公路 可变限速方法。建立了包含道路线形与冰雪条件的速度生成模型,同时引入模糊控制系统对路面雪况进行预 测。通过Vissim 软件对高速公路部分路段进行仿真实验,结果表明,该可变限速方法可根据雪况动态调整限 速值,相比于对照组Ⅰ( 固定限速) 降低了车辆延误,提高了通行效率,相比于对照组Ⅱ( 封路除雪+ 无限速) 提高了道路通行能力。表明相较于传统方法,该方法能更有效地保证冰雪条件下高速公路车辆通行效率与安 全性。     

基于多智能体的车路协同环境下单车道微观交通流模型

介绍车路协同系统(cooperative vehicles infrastructure system,CVIS)下车辆多智能体(vehicle multi-agent,VMA)的概念及其属性列表.提出传统交通环境和CVIS下的车辆决策机制,分析两者在交叉口及路段上对于交通状态判断与决策的差异.建立CVIS下的单车道微观交通流模型,给出车辆的微观动力学模型,包括加速模型和减速模型,同时考虑交叉口的信号灯对车辆行为的影响.最后,数值试验将分析车辆在两种不同环境中的时空轨迹图以及宏观的交通参数.结果表明:CVIS下的车辆比传统交通环境下的车辆总行驶时间、平均行程时间以及平均延误均有极大降低,提高了通行的效率;车队车头时距降低、速度方差减小,提高了车队行驶的稳定性.     

商用半挂车队列纵向运动协同控制及仿真

基于滑模控制理论设计了一种适用于商用半挂车队列行驶的协同自适应巡航控制算法,并分别采用相邻两车车间通信和领车与跟随车辆直接通信两种通信方式对商用半挂车队进行纵向运动控制,在MATLAB/simulink和Trucksim软件环境下进行联合仿真及性能对比。仿真结果表明,与相邻两车车间通信方式相比较,采用领车与跟随车辆直接通信的方式可以有效缩短每辆跟踪车辆的响应时间和相应的行车间距,增强车队稳定性和安全性,提高道路通行能力。     

基于元胞自动机的高速公路施工区交通影响分析

以NaSch模型为基础,结合高速公路施工区交通流特性定义其参数和规则,建立了与实际高速公路施工区相仿的交通流模型。在研究单个施工区的基础上,探讨了系统中存在2个施工区的交通流状况和旅行时间的变化规律,以及两封闭路段间距变化对交通流特性的影响,并与其合并作业时的情况进行了对比。数值计算表明:在不同的间距情况下,高速公路系统表现出不同的交通流特性,在较小间距范围内,两施工区之间车辆的频繁换道会引起交织冲突的增加,从而引起车辆分布的不均匀;间距较大时,第2个施工区的增加并不会对系统造成额外的影响。最后,提出了实际高速公路施工区布设的改善建议。     

智能网联车环境下异质交通流稳定性及安全性分析

针对未来道路上由人工驾驶车辆(Human Driven Vehicles,HDVs)和智能网联车(Intelligent and Connected Vehicles, ICVs)所组成的异质交通流,对其稳定性与安全性进行研究.首先,利用全速度差模型(Full Velocity Difference, FVD)和协同自适应巡航控制模型(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)分别描述人工驾驶车辆和智能网联车的跟驰特性.然后,通过分析不同智能网联车渗透率下异质交通流的线性稳定性,得出其稳定性条件.最后,采用数值仿真实验进行验证,选取多项安全指标评估了不同渗透率下异质交通流的安全性.结果表明:随着渗透率的增加,交通流的车速离散程度减小,即表示安全性能提高;安全指标降低比例减少,即表示交通安全风险降低.因此,智能网联车的应用有助于提高交通安全.     

山区高速公路上坡路段合理速差研究

为了明确山区高速公路上坡路段,货车行驶速度与路段上交通流平均速度的差值对通行效率和安全影响,研究了客车和货车合理速差范围,在西汉(西安—汉中)高速K1185+120～K1185+820段进行实测试验。利用AxleLight RLU11便携式路测激光交通调查仪,实时收集车辆位置、类型、速度、车头时距、时间间隔等交通数据。根据车头时距筛选车队,分别建立速差、平均速度数据库。利用SPSS软件进行正态分布检验,在确保数据有效性的前提下,建立以速差为自变量、以平均速度为因变量的非线性回归模型,通过与无货车混行车队的平均速度进行比较,得到影响通行效率的客货车速差最大阈值。研究结果表明:货车的混行对通行效率有较大影响,与无货车混行相比,其平均速度减小13.6%;速差与平均速度呈二次相关的关系,随着速差的增大,平均速度呈现出先增大后减小的趋势;为了保持良好的通行效率,速差的最大阈值为21km/h。     

基于“两客一危”数据的高速公路服务区路段车辆行驶模式研究

基于"两客一危"数据,以沈海高速公路厦门段为例,通过浮动车的GPS时空图发现高速公路服务区路段车辆行驶特征,同时选取车辆的平均速度、最低速度、速度方差等车辆运行特征指标进行层次聚类,得到服务区路段车辆的行驶模式.研究结果表明,高速公路服务区路段存在3种行驶模式,即进出服务区、正常行驶和交织减速,基本可以代表车辆在服务区路段的实际运行状态.