車輛交互行為與車流特性及控制優(yōu)化

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究目的與意義 1
1.1.1 交通現(xiàn)象描述和問(wèn)題提出 1
1.1.2 科學(xué)意義 2
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 跟馳-換道行為分析 3
1.2.2 交通流模型及其穩(wěn)定性分析 5
1.2.3 宏觀車流運(yùn)行特性 7
1.2.4 路網(wǎng)交通控制優(yōu)化 8
1.2.5 研究發(fā)展動(dòng)態(tài)分析 10
1.3 本書(shū)研究技術(shù)路線和主要內(nèi)容 10
1.3.1 研究技術(shù)路線 10
1.3.2 主要內(nèi)容 11
1.4 本章小結(jié) 12
第2章 行駛車輛交互行為及其模型 13
2.1 分子跟馳理論 13
2.1.1 車輛跟馳需求安全距離 14
2.1.2 分子跟馳模型 15
2.2 干路車輛換道行為分析 23
2.2.1 換道運(yùn)行環(huán)境 23
2.2.2 換道產(chǎn)生原因 23
2.2.3 換道基本形式 25
2.3 干路車輛換道影響因素 27
2.3.1 駕駛員交通特性 28
2.3.2 車輛因素 29
2.3.3 道路因素 30
2.3.4 交通條件 30
2.4 車輛交互行為理論基礎(chǔ) 31
2.4.1 駕駛員-車輛行為體 31
2.4.2 交互特性分析 31
2.5 車輛換道交互行為模式劃分 33
2.5.1 交互行為間隙接受模型 33
2.5.2 交互行為模式判定 34
2.6 基于間隙接受的換道交互行為決策分析 36
2.6.1 目標(biāo)車輛交互決策分析 36
2.6.2 跟隨車交互決策分析 37
2.7 基于小安全距離的車輛換道交互行為建模 40
2.7.1 模型假設(shè) 40
2.7.2 模型建立 42
2.8 仿真分析 45
2.9 車輛換道實(shí)施過(guò)程決策樹(shù) 48
2.9.1 換道行為決策優(yōu)化理論基礎(chǔ) 48
2.9.2 車輛換道過(guò)程決策分析 50
2.9.3 車輛換道行為決策樹(shù)建立 51
2.10 模型建立 51
2.10.1 目標(biāo)車道 52
2.10.2 間隙接受 52
2.11 模型參數(shù)標(biāo)定 54
2.11.1 目標(biāo)車道參數(shù)標(biāo)定 54
2.11.2 間隙接受參數(shù)標(biāo)定 55
2.12 快速路車輛換道行為特性分析 55
2.12.1 換道產(chǎn)生原因 55
2.12.2 換道基本形式 57
2.13 快速路車輛換道可行性分析 59
2.13.1 駕駛員-車輛行為體 59
2.13.2 可行性標(biāo)準(zhǔn) 59
2.13.3 匯入及速度的計(jì)算 61
2.13.4 換道計(jì)劃 63
2.14 基于小安全距離的車輛換道模型 65
2.14.1 模型假設(shè) 65
2.14.2 小縱向安全距離模型 66
2.14.3 仿真分析 68
2.15 本章小結(jié) 74
第3章 車流運(yùn)行復(fù)雜特性 75
3.1 系統(tǒng)相似性解析 75
3.1.1 換道分子動(dòng)力學(xué)分析 75
3.1.2 換道交通波產(chǎn)生機(jī)理 76
3.2 車輛換道交通波模型 78
3.2.1 擁擠波與消散波 78
3.2.2 換道密集度模型 79
3.3 數(shù)值驗(yàn)證 81
3.4 宏觀車流波動(dòng)特性解析及穩(wěn)定性分析 83
3.4.1 車輛換道時(shí)側(cè)向車影響分析 83
3.4.2 經(jīng)典FVD模型 85
3.4.3 車輛行為建模 85
3.5 宏觀車流波動(dòng)特性解析 88
3.5.1 單車道車流簇加速度波動(dòng)特性 89
3.5.2 多車道車流簇加速度波動(dòng)特性 90
3.5.3 加速度標(biāo)準(zhǔn)波 91
3.6 車流簇的二維空間穩(wěn)態(tài)響應(yīng)機(jī)理 92
3.6.1 縱向穩(wěn)定性分析 92
3.6.2 橫向分布穩(wěn)定性 94
3.6.3 實(shí)例驗(yàn)證分析 95
3.7 數(shù)據(jù)采集環(huán)境 96
3.8 參數(shù)標(biāo)定 98
3.8.1 模型標(biāo)定 98
3.8.2 模型評(píng)價(jià) 100
3.8.3 效果分析 102
3.9 本章小結(jié) 104
第4章 車流態(tài)勢(shì)感知及其模型 105
4.1 加速度波動(dòng)特性分析 105
4.1.1 加速度波動(dòng)特性定義 105
4.1.2 車輛加速度標(biāo)準(zhǔn)波模型 106
4.2 加速度波動(dòng)指數(shù)分析 107
4.2.1 加速度波動(dòng)指數(shù)定義 107
4.2.2 加速度波動(dòng)指數(shù)表達(dá)式 108
4.2.3 加速度波動(dòng)模型參數(shù)標(biāo)定 109
4.2.4 加速度波動(dòng)指數(shù)定性分析 110
4.3 加速度波動(dòng)指數(shù)與車流狀態(tài)的關(guān)系 111
4.3.1 車流狀態(tài)相互轉(zhuǎn)化解析 111
4.3.2 自由-同步-阻塞狀態(tài)的轉(zhuǎn)化 111
4.3.3 阻塞-同步-自由狀態(tài)的轉(zhuǎn)化 113
4.4 車流運(yùn)行狀態(tài)分析 114
4.4.1 自由狀態(tài) 114
4.4.2 同步狀態(tài) 115
4.4.3 阻塞狀態(tài) 115
4.5 車流穩(wěn)定性影響因素 115
4.5.1 駕駛員心理特性 115
4.5.2 車流均一性 117
4.6 穩(wěn)定性條件 117
4.6.1 必要條件 117
4.6.2 充分條件 118
4.7 擾動(dòng)波的產(chǎn)生及傳播機(jī)理 119
4.7.1 擾動(dòng)波產(chǎn)生機(jī)理 119
4.7.2 擾動(dòng)波傳播機(jī)理 120
4.8 車流穩(wěn)定性分析 123
4.8.1 局部穩(wěn)定性分析 123
4.8.2 漸近穩(wěn)定性分析 127
4.9 本章小結(jié) 131
第5章 車流運(yùn)行信息支撐平臺(tái) 132
5.1 車輛檢測(cè)器工作原理 132
5.1.1 環(huán)形感應(yīng)線圈檢測(cè)器 132
5.1.2 視頻檢測(cè)器 133
5.1.3 微波檢測(cè)器 133
5.1.4 地磁檢測(cè)器 134
5.1.5 多普勒雷達(dá)交通檢測(cè)系統(tǒng) 134
5.2 檢測(cè)器技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析 137
5.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 137
5.3.1 試驗(yàn)場(chǎng)地 137
5.3.2 系統(tǒng)整體架構(gòu) 137
5.3.3 檢測(cè)器系統(tǒng)構(gòu)成 138
5.3.4 檢測(cè)器設(shè)置 140
5.3.5 試驗(yàn)方案 142
5.3.6 參數(shù)計(jì)算 142
5.4 常規(guī)交通狀態(tài)辨識(shí) 145
5.4.1 交通擁堵程度定義 145
5.4.2 交通擁堵類型 146
5.4.3 交通擁堵傳播 147
5.5 本章小結(jié) 147
第6章 車流有序化組織理論與方法 148
6.1 潮汐交通流特性分析 148
6.1.1 潮汐交通流特征 148
6.1.2 潮汐交通流形成原因 149
6.1.3 臨界方向分布系數(shù)分析 150
6.2 轉(zhuǎn)向交通流特性分析 151
6.2.1 轉(zhuǎn)向不均衡交通特性 151
6.2.2 轉(zhuǎn)向不均衡系數(shù)分析 152
6.3 潮汐交通流與轉(zhuǎn)向交通流的影響分析 153
6.3.1 交織特性分析 153
6.3.2 跟馳特性分析 154
6.3.3 沖突特性分析 155
6.4 導(dǎo)向可變車道模型 156
6.4.1 逆向可變車道模型 156
6.4.2 同向可變車道模型 157
6.5 潮汐車道與導(dǎo)向可變車道協(xié)同模型構(gòu)建 159
6.6 變向車道控制優(yōu)化模型 161
6.6.1 信號(hào)參數(shù)的確定 161
6.6.2 相位相序的確定 162
6.7 實(shí)例分析 165
6.8 干線變向車道模型構(gòu)建 167
6.9 周期優(yōu)化 169
6.9.1 低飽和流狀態(tài) 171
6.9.2 高飽和流狀態(tài) 171
6.10 綠信比優(yōu)化 172
6.11 相位相序優(yōu)化 173
6.12 相位差計(jì)算優(yōu)化模型 174
6.12.1 交叉口排隊(duì)車輛數(shù)確定 174
6.12.2 相位差計(jì)算模型 175
6.13 實(shí)例驗(yàn)證分析 177
6.13.1 控制策略設(shè)計(jì)分析 177
6.13.2 綠波信號(hào)方案設(shè)計(jì) 178
6.14 交叉口群特性分析 180
6.14.1 交叉口群交通特性分析 180
6.14.2 交叉口群的關(guān)鍵路徑特性 181
6.14.3 交叉口群影響下的變向車道運(yùn)行特性 182
6.15 交叉口群擁堵消散分析 183
6.16 主路徑變向車道控制優(yōu)化模型 184
6.16.1 周期分析優(yōu)化模型 184
6.16.2 相位差約束模型 186
6.17 實(shí)例分析 188
6.18 本章小結(jié) 191
第7章 路網(wǎng)車流控制優(yōu)化方法 192
7.1 基于交通波理論的單個(gè)交叉口排隊(duì)特性分析 192
7.1.1 交通波理論 192
7.1.2 排隊(duì)形成與消散分析 193
7.2 協(xié)調(diào)交叉口排隊(duì)特性分析 197
7.2.1 影響因素分析 197
7.2.2 排隊(duì)過(guò)程解析及模型建立 198
7.3 協(xié)調(diào)交叉口車輛到達(dá)類型解析 206
7.4 不停車狀態(tài)下的相位差模型構(gòu)建 207
7.4.1 無(wú)排隊(duì)下的相位差模型 207
7.4.2 一次排隊(duì)下的相位差模型 208
7.4.3 二次排隊(duì)下的相位差模型 209
7.5 延誤小狀態(tài)下的相位差模型構(gòu)建 210
7.5.1 車隊(duì)頭部受阻延誤下的模型建立 210
7.5.2 車隊(duì)尾部受阻延誤下的模型建立 214
7.6 經(jīng)典雙向綠波協(xié)調(diào)控制模型 219
7.6.1 MAXBAND模型 219
7.6.2 改進(jìn)MAXBAND模型 220
7.6.3 MULTIBAND模型 221
7.7 基于相位相序優(yōu)化的雙向綠波帶寬大化模型 222
7.7.1 問(wèn)題提出 222
7.7.2 模型構(gòu)建 223
7.8 本章小結(jié) 235
第8章 車流運(yùn)行系統(tǒng)仿真與評(píng)價(jià) 237
8.1 工程技術(shù)案例分析 237
8.1.1 案例簡(jiǎn)介 237
8.1.2 交通調(diào)查現(xiàn)狀及問(wèn)題分析 237
8.2 模型應(yīng)用與控制方案設(shè)計(jì) 240
8.2.1 配時(shí)參數(shù)的確定 240
8.2.2 信號(hào)控制方案優(yōu)化 242
8.3 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證分析 246
8.3.1 方案仿真模擬 246
8.3.2 仿真結(jié)果分析 247
8.4 本章小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 252