• ISSN 0258-2724
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可变标线干预下的快速路交织区运行

陈纪龙 陈丰 张婷 李璜 潘晓东

陈纪龙, 陈丰, 张婷, 李璜, 潘晓东. 可变标线干预下的快速路交织区运行[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240077
引用本文: 陈纪龙, 陈丰, 张婷, 李璜, 潘晓东. 可变标线干预下的快速路交织区运行[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240077
CHEN Jilong, CHEN Feng, ZHANG Ting, LI Huang, PAN Xiaodong. Operation of Expressway Weaving Sections under Variable Marking Intervention[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240077
Citation: CHEN Jilong, CHEN Feng, ZHANG Ting, LI Huang, PAN Xiaodong. Operation of Expressway Weaving Sections under Variable Marking Intervention[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240077

可变标线干预下的快速路交织区运行

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240077
基金项目: 国家自然科学基金项目(51978522)
详细信息
    作者简介:

    陈纪龙(2000—),男,博士研究生,研究方向为交通安全,E-mail:chenjilong1225@tongji.edu.cn

    通讯作者:

    陈丰(1982—),男,教授,研究方向为交通安全,E-mail:fengchen@tongji.edu.cn

  • 中图分类号: U491.1

Operation of Expressway Weaving Sections under Variable Marking Intervention

  • 摘要:

    针对城市快速路交织区内固定标线控制存在的缺陷,本文提出基于元胞自动机的快速路交织区可变标线干预,以根据交通场景需要灵活变换标线形式,体现多标线控制策略的优势. 首先,基于三相交通流理论建立元胞自动机模型,为模糊控制器的建立提供基础;其次,生成可变标线主动干预的策略库并构建模糊控制器,以实现可变标线控制下交织区场景的全时段仿真;然后,通过选取上海市交织区线圈数据和典型高峰期交通流量数据作为交通流输入进行全时段仿真,输出得到标线控制方案;最后,从运行效率、潜在事故风险和污染物排放共3个方面对干预效果进行评价. 研究结果表明:在可变标线干预下,现实工况与设计工况场景的平均延误相比普通标线显著降低,其中,设计工况从71 s降低至48 s;现实工况中可变标线干预下的危险场景数量相比普通标线降低了23.4%;车辆排放的几类重要污染物均值均有明显减小.

     

  • 图 1  上海市延安高架交织区卫星图

    Figure 1.  Satellite map of Yan’an elevated weaving sections in Shanghai

    图 2  城市快速路交织区结构示意

    Figure 2.  Structure of urban expressway weaving sections

    图 3  仿真场景交织区内车道形式

    Figure 3.  Lane form of weaving sections in simulated scenarios

    图 4  实线控制的道路元胞场景

    Figure 4.  Real line-controlled road cellular scenarios

    图 5  虚线控制的道路元胞场景

    Figure 5.  Dotted line-controlled road cellular scenarios

    图 6  车辆交互逻辑

    Figure 6.  Vehicle interaction logic

    图 7  标线输出隶属度函数

    Figure 7.  Membership function output by marking

    图 8  Scenario_VL_18时空演化图

    Figure 8.  Spatio-temporal evolution of Scenario_VL_18

    图 9  车道1、2拥堵仿真

    Figure 9.  Congestion simulation of Lanes 1 and 2

    图 10  延安高架北线茂名路-华山路交织区线圈布设

    Figure 10.  Coil laying in Maoming Road-Huashan Road weaving section of Yan’an elevated north line

    图 11  典型工作日全时段真实交通流数据

    Figure 11.  Full-time real traffic flow data of typical weekdays

    图 12  典型工作日全时段设计交通流数据

    Figure 12.  Full-time designed traffic flow data of typical weekdays

    图 13  真实交通流输出控制方案

    Figure 13.  Output control scheme of real traffic flow

    图 14  设计交通流输出控制方案

    Figure 14.  Output control scheme of designed traffic flow

    表  1  交通流时空图对比

    Table  1.   Spatio-temporal map of traffic flow

    LC/m 标线类型 车道 1 车道 2 车道 3 车道 4
    100 传统路面标线
    可变木标线
    500 传统路面标线
    可变木标线
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    表  2  LR影响下的交通流时空图

    Table  2.   Spatio-temporal map of traffic flow under influence of LR

    随机慢化概率 车道 1 车道 2 车道 3 车道 4
    传统路面标线(0.3)
    可变木标线(0.4)
    传统路面标线(0.3)
    可变木标线(0.4)
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    表  3  模糊变量$\beta_{\mathrm{express}} $赋值表

    Table  3.   Fuzzy variable $\beta_{\mathrm{express}} $ assignment

    $ \beta_{\mathrm{express}} $
    $ \beta_{\text{ramp}} $
    USVSQSQLVLUL
    $ {p}_{{\mathrm{DR}}} $
    US111000
    VS110/1/1/1/1000
    QS110/1/0/1/0000
    QL110000
    VL11/0/0/1/00000
    UL0/0/0/1/000000
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    表  4  平均延误计算结果

    Table  4.   Average delay calculations

    交通流类型平均延误/s
    可变标线干预普通标线(实线)
    现实交通流1218
    设计交通流4871
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    表  5  现实交通流工况下冲突场景统计

    Table  5.   Conflict scenarios statistics for realistic traffic flow

    标线类型场景数量/个
    危险严重冲突轻度冲突
    可变标线干预341229912
    普通标线445341771
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    表  6  设计交通流工况下冲突场景统计

    Table  6.   Conflict scenario statistics for designed traffic flow

    标线类型场景数量/个
    危险严重冲突轻度冲突
    可变标线干预8837481 967
    普通标线7759922 094
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    表  7  现实交通流工况下污染物排放率

    Table  7.   Pollutant emission rates for r realistic traffic flow

    标线类型 污染物排放率/(mg·s−1
    CO HC NOx
    可变标线干预 97.625 8 5.342 5 19.513 6
    普通标线 105.698 4 6.220 6 22.301 1
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    表  8  设计交通流工况下污染物排放率

    Table  8.   Pollutant emission rates for designed traffic flow

    标线类型 污染物排放率/(mg·s−1
    CO HC NOx
    可变标线干预 100.298 7 6.790 5 20.531 7
    普通标线 117.117 0 7.012 2 24.910 5
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-19
  • 修回日期:  2024-06-13
  • 网络出版日期:  2026-01-05

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