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基于元胞自动机模型的交织区车道分配问题分析

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计算机应用研究 2019年第6期36卷 1656-1659,1664页

作者：安旭赵靖马晓旦夏晓梅上海理工大学管理学院

为探究交织区不同车道分配方案对系统产生的影响效果,在Nagel和Schreckenberg提出的NS元胞自动机模型的基础上为三种不同换道区域定义了三种换道规则,建立针对交织区的元胞自动机模型。对比交织区是否设置隔离带的两种车道分配情况下交... 详细信息

为探究交织区不同车道分配方案对系统产生的影响效果,在Nagel和Schreckenberg提出的NS元胞自动机模型的基础上为三种不同换道区域定义了三种换道规则,建立针对交织区的元胞自动机模型。对比交织区是否设置隔离带的两种车道分配情况下交织区及非交织区分别进行了数值的模拟和分析,结果表明,流量低时,两种措施的效果无明显差异;流量较高并且交织比不大时设置隔离带将减少系统拥堵及各流向车辆的行程时间。当交织区的长度在一定值内,设置隔离带的效果更好,且随着交织区长度的增加,设置隔离带而产生的优化效果也越来越小。交织区超过这个长度后两种措施效果差不多。

关键词：交织区元胞自动机换道规则车道分配

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城市交通环境中的自动车道分配

城市交通环境中的自动车道分配

作者：贺孝恺上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市中车辆的日益增多,如何让车辆合理得利用道路设施来提高整个交通系统的效率,在智能交通领域引起了越来越多的重视。本论文从如何更有效地利用道路的横向条件,即更合理得为车辆在一条特定道路上分配一条特定车道的角度出... 详细信息

近年来,随着城市中车辆的日益增多,如何让车辆合理得利用道路设施来提高整个交通系统的效率,在智能交通领域引起了越来越多的重视。本论文从如何更有效地利用道路的横向条件,即更合理得为车辆在一条特定道路上分配一条特定车道的角度出发,研究提高道路总体通行效率的可行性和具体方法。为了研究不同的车道分配算法对道路交通效率的影响,本文首先从对人类驾驶员的驾驶行为出发,研究并实现了一个在单条道路上切实可行的驾驶行为模型,并重点分析了驾驶员在做变道决策时的决策过程。为了验证模型的准确性,作者首先收集了一些真实交通环境下观察得到的车辆变道数据。另一方面,对于不同的车道分配方案以及驾驶行为模型,需要有一个灵活可靠的仿真环境进行模拟,来验证各种不同的算法的实际效果。所以,在上述驾驶员行为模型的基础上,结合对车辆,司机和道路环境的建模以及控制方法,开发了一个可以真实重现道路上车辆行驶及各种动作的仿真环境。作者将开发的驾驶行为模型通过仿真得到的结果与从真实环境下采集的数据相比较,证明了文中提出的驾驶行为模型的准确性。通过理解驾驶员在道路上行驶的行为,分析其在不同环境下所采取的不同处理方式,作者找到了一些在人类驾驶员身上可以被改进的特定行为。本文从这些点出发,探索了在不同交通环境下如何通过车道分配来提高交通效率,并提出了一些改进的办法。在此基础上,本文给出了一个可以应用于全自动车辆且适用于各种交通环境下的通用的车道分配算法以及建立在这些算法上的中央车辆控制系统模型。最后,作者将此模型在包括上述仿真器的不同仿真环境下进行了验证,证明了算法的有效性,并提出了未来可供继续研究改进的方向。本文重点分析了如何在一个独立路段下通过合理地分配车道来提高交通效率,并给出了可以被广泛应用并适用于全自动车辆的控制算法。在研究过程中,作者深入探索了人类驾驶员在道路上的行为模式,并建立了用于模拟和比较其行为的模型。同时,作者还建立了一个可以用来分析测试和验证文中提到的交通模型和算法的仿真环境,在很大程度上弥补了不能在真实道路交通环境和车辆上进行测试的不足。文中给出的车道分配系统可以在常见交通环境下显著提高车辆通行效率,证明了通过合理动态地分配车道来提高交通效率的价值和可行性。

关键词：智能交通驾驶行为模型交通仿真车道分配

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主辅路车道分配对快速路通行能力的影响研究

主辅路车道分配对快速路通行能力的影响研究

作者：王玉玲东南大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的加快,我国许多城市开始了快速路的规划与建设。快速路的主路承担着中长距离快速交通的职能,辅路则承担着服务、集散与通道的职能。在当前的学术研究及工程实践中,对快速路主路给予了相当程度的关注,但忽略了辅路同为快... 详细信息

随着城市化进程的加快,我国许多城市开始了快速路的规划与建设。快速路的主路承担着中长距离快速交通的职能,辅路则承担着服务、集散与通道的职能。在当前的学术研究及工程实践中,对快速路主路给予了相当程度的关注,但忽略了辅路同为快速路的重要组成部分,主辅路是不可分割的统一整体。本论文将快速路主辅路系统视为相互影响的有机整体,以主、辅路车道分配作为切入点,采用实测与仿真相结合的方式,研究主辅路车道分配方式对地面整体式快速路通行能力的影响。首先,论文分析了影响快速路通行能力的主要因素,介绍了微观交通仿真基本模型以及运用VISSIM微观仿真软件进行交通仿真的基本原理。总结了利用VISSIM研究快速路通行能力的一般性流程,包括问题描述、数据采集、模型建立与标定、仿真运行和结论分析等步骤,确定了基于VISSIM的最大通行能力判断准则。其次,论文研究了主辅路车道分配方式对快速路基本路段断面通行能力的影响。以“主4+辅4”、“主6+辅2”、“主6+辅4”和“主8+辅2”四种车道分配方式作为研究对象,建立了相应的VISSM仿真路网模型,并利用南通、南京等地的实测交通流数据对仿真模型进行了标定,采用已标定的模型研究了快速路基本路段断面通行能力,得到不同设计车速、不同车道分配方式情况下快速路基本路段断面通行能力值。再次,论文研究了主辅路车道分配方式对快速路分合流出入口通行能力的影响。以“主6+辅2”和“主6+辅4”两种车道分配方式作为研究对象,建立了相应的VISSIM仿真路网模型,并用南通市通京大道-青年路隧道出入口实测交通流数据对模型进行了标定,分析了出入口仿真情境,设计了合理的出入口仿真研究方案,最终得到主路车道数相同、辅路车道数不同情况下出入口匝道及分合流区速度-流量关系曲线,并对分合流区的通行能力值进行了比较分析。最后,论文结合昆山市机场路(S343)项目,进行了横断面布置方案比较分析,并总结了地面整体式断面快速路的工程适用性。

关键词：快速路车道分配通行能力交通仿真

基于两种非传统交叉口通行能力的综合优化模型

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公路交通科技 2016年第4期33卷 134-141页

作者：周亚平陈凤权王永中国科学技术大学信息科学技术学院安徽合肥230027

为了降低传统交叉口左转车流对通行能力产生的影响,给解决交叉口运行效率低的问题提供新的思路,考虑连续流交叉口和上游信号交叉口两种非传统交叉口几何上的相似性,通过0-1变量建立了统一的线性规划模型。该模型同时考虑信号配时和车道... 详细信息

为了降低传统交叉口左转车流对通行能力产生的影响,给解决交叉口运行效率低的问题提供新的思路,考虑连续流交叉口和上游信号交叉口两种非传统交叉口几何上的相似性,通过0-1变量建立了统一的线性规划模型。该模型同时考虑信号配时和车道分配,通过优化信号配时和车道分配方案提高交叉口的通行能力。给出了优化过程及结果,并在需求对称和不对称两种情况下对其进行了灵敏度分析。结果表明:不论需求对称与否,非传统交叉口均能明显提高交叉口的通行能力。

关键词：交通工程通行能力优化信号配时车道分配非传统交叉口

基于Petri网的混合自动交叉口系统分析与控制研究

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基于Petri网的混合自动交叉口系统分析与控制研究

作者：孙惟玥长安大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、无人驾驶技术的逐渐发展与进步,无人驾驶车辆开始逐步进入道路交通流中。对于道路中的重要节点交叉口,其对道路的通行效率有着重大的影响。自动交叉口是一种面向无人驾驶车辆的交叉口管理系统,可以依据车辆与路况信息,... 详细信息

随着计算机技术、无人驾驶技术的逐渐发展与进步,无人驾驶车辆开始逐步进入道路交通流中。对于道路中的重要节点交叉口,其对道路的通行效率有着重大的影响。自动交叉口是一种面向无人驾驶车辆的交叉口管理系统,可以依据车辆与路况信息,利用交叉口的基础设施与车辆进行信息交互,对车辆进行控制。同时在自动交叉口的基础上,面对无人驾驶车辆长期的渗透过程,需要一种包含人工驾驶车辆与无人驾驶车辆的混合交通流的混合自动交叉口,其配合适当的控制策略能保证在无人驾驶车辆的较长过渡期内可以提高混合交叉口的通行效率。本文以自动交叉口管理系统AIM(Autonomous Intersection Management)为基础,研究了其内部的信息处理过程与整体的车路交互过程,进而提出了一种包括混合交通流且配合信号灯的混合自动交叉口,主要研究内容如下:1.分析了AIM系统交叉口管理中心内部的核心算法与信息处理过程,以及对AIM车路交互过程,分别从车辆、交叉口与车路交互整体三个方面建立了CPN(Colored Petri Net)模型,并分析了模型的状态空间,验证模型的正确性。2.以AIM系统为基础提出了混合自动交叉口(Hybrid-AIM)的基本概念与配合信号灯系统的AIM-Light基础控制策略,分析了H-AIM的系统行为与状态变化,建立了系统CPN模型。在AIM-Light策略基础上针对H-AIM系统提出了两种控制策略:车道分配策略与转向分配策略。由人工驾驶渗透率的高低可将车道分配策略细化为全车道模型与单车道模型,由转向自由度的不同可将转向分配策略分为4种转向策略,并且可进行组合。3.在AIM仿真平台上,加入了人工驾驶车辆,并根据两种策略进行了相应的二次设计,分别对两种策略进行了仿真实验,以平均延误、最大队列长度和吞吐量三个方向评估两种策略在不同的人工车辆渗透率的场景下的表现与性能。通过对比实验结果,验证了控制策略的有效性。

关键词： H-AIM Petri网车道分配转向分配平均延时

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两种非传统交叉路口的运行性能研究

两种非传统交叉路口的运行性能研究

作者：陈凤权中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,各种出行工具的大量增加导致了城市交通需求的增加,越来越多的交叉口运行在过饱和的交通状况下。连续流交叉口和上游信号交叉口作为两种非传统交叉口,因为其良好的控制效益而备受关注。然而由于其几何布局的独特性,... 详细信息

随着经济的快速发展,各种出行工具的大量增加导致了城市交通需求的增加,越来越多的交叉口运行在过饱和的交通状况下。连续流交叉口和上游信号交叉口作为两种非传统交叉口,因为其良好的控制效益而备受关注。然而由于其几何布局的独特性,关于这两种交叉口运行性能的分析,包括车道分配方案和信号配时方案的优化研究还没有得到很好地解决。为了降低传统交叉口左转车流对运行性能产生的影响,给解决交叉口运行效率低的问题提供新的思路,本文考虑了连续流交叉口和上游信号交叉口几何上的相似性,以通行能力最大化为优化目标建立了一个基于车道组的综合优化模型,并利用实测数据结合优化模型的优化结果对这两种设计方案的通行能力和延误进行了对比研究。主要工作如下：首先,详细地研究分析了连续流交叉口与上游信号交叉口的运行机理及冲突点位置,对这两种非传统交叉口的通行能力做出了定性地分析,并且建立了以通行能力为目标的综合优化模型。为了能够更加充分地利用交叉口有限的时空资源,达到资源利用率的最大化,该模型不仅考虑了与交叉口有限时间资源相关的配时参数,还考虑了与有限空间资源相关的车道划分方案。本文还给出了求解该综合优化模型的详细的求解算法。其次,选取合肥市金寨路与繁华大道交叉口作为数据采集点,通过实地采集的交通数据结合仿真结果对建立的综合优化模型进行了验证。对这两种非传统设计方案的通行能力做了定量地分析研究。研究考虑了不同流量场景、交通状况是否均衡和转弯比例的变化可能产生的影响,并给出了详细的分析结果。最后,使用VISSIM微观仿真软件,通过仿真分析了不同场景下连续流设计方案与上游信号设计方案的车辆平均延误,并与不同场景下通行能力的分析结果作了对比。对比分析的结果表明对于固定出行需求而言,提高通行能力与降低车辆延误通常是相互促进的。

关键词：通行能力延误分析信号配时车道分配非传统交叉口

集装箱港口岸桥和跨运车同步装船作业优化研究

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集装箱港口岸桥和跨运车同步装船作业优化研究

作者：朱家栋浙江大学

学位级别：硕士

在经济一体化与贸易全球化程度不断加深的宏观趋势下,集装箱港口作为全球供应链与港航物流的重要节点,在世界范围内占有举足轻重的地位,我国在该领域的发展的尤为突出。集装箱港口的高效运行不仅直接关系到我国对外贸易的经济效益与安... 详细信息

在经济一体化与贸易全球化程度不断加深的宏观趋势下,集装箱港口作为全球供应链与港航物流的重要节点,在世界范围内占有举足轻重的地位,我国在该领域的发展的尤为突出。集装箱港口的高效运行不仅直接关系到我国对外贸易的经济效益与安全稳定,其所涉及到的集装箱运输、库存、装卸等一系列决策问题也具有较高的复杂性。随着世界集装箱总数量及单体集装箱船装载规模的持续增加,港口集装箱在作业效率提升与优化方面的科学决策变得更加具有挑战性,因此,该类问题具有较高的现实意义及理论研究价值,针对港口集装箱作业的优化管理也逐渐成为国内外学者的研究热点之一。跨运车和岸桥作为港口在码头前沿进行集装箱运输与装卸的两种主要设备,在影响船舶集装箱装卸作业效率及港口整体运行水平方面起着重要的作用。本文在前期针对国内外港口实地调研的基础上,围绕我国若干港口在码头前沿集装箱调度优化方面的迫切需求,针对多岸桥和跨运车在多车道环境下的集装箱同步装船作业优化问题开展深入研究。首先,基于文献阅读和实地调研,构造了能够实现集装箱灵活作业顺序情境下岸桥和跨运车同步装船作业优化模型,为分析此类问题提供了理论工具。其中以最小化岸桥完工时间与跨运车等待时间之和为目标函数,并充分考虑了岸桥不能带箱跨越跨运车、岸桥和跨运车不能在相邻车道同时作业等实际约束条件。第二,结合研究对象及数学优化模型,设计了基于贪婪策略与动态调整的双层混合遗传算法对决策问题进行求解。其中,上层算法求解岸桥作业序列,下层算法决定跨运车的决策顺序(即跨运车选择车道的优先级)。此外,设计了一个基于贪婪策略的动态调整跨运车-岸桥规划的启发式算法为每一个跨运车选择最优的车道与集装箱装卸时间,以获取完整的可行性方案,从而计算遗传算法中染色体的适应度。CPLEX和双层遗传算法在小规模问题范围内的对比实验表明本研究设计的算法能在短时间内求得最优解。对于大规模问题,算法能在可接受的时间内得质量较高的解。进而对比了某港口现实采用的决策策略与本研究提出的算法,通过数值实验表明算法能获得更优的岸桥和跨运车计划。通过实验,证明了算法的有效性和优越性,为港口提高实际作业效率与管理水平提供了切实有效的决策方法。

关键词：岸桥跨运车车道分配优化模型遗传算法

浅谈环形立交设计——以阜阳市合肥大道与颍淮大道环形立交设计为例

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工程与建设 2020年第1期34卷 86-88页

作者：应学敬裴旭东吴承明安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽合肥230088

在阜阳市的合肥大道与颍淮大道环形立交设计中,由于业主从城市景观、形象出发,采用环形立交方案。针对业主的要求,我们结合传统环形立交设计中存在的问题,对环形立交设计思路进行了创新,大大提升了环道的通行能力,可为同类工程提供参考。

关键词：环形立交通行能力车道分配交织