过饱和状态下的城市主干道交通特性分析和交通状态参数估算

The channelization of intersection and traffic signal coordination and control and optimization of arterials roads are taken as effective ways to manage oversaturated traffic flow and to ease traffic congestion. However, the majority of existing traffic flow moddels can only take effect on the basis of assumptions that all traffic information had been known. Without these information, the existing traffic flow models cannot provide effective parameters for designation of intersection channelization，signal optimization and evaluation. This project studies the ways using traffic flow and signal information which can be gotten easly from the existing road conditions to analysis accumulation and dissipation processes of the traffic flow oversaturated, excavate the temporal distribution of the platoon through the detectors, identificate the key points of the accumulated and dissipated platoons,and describe the shockwave diagram for signal controlled intersections.In that case, estimate the queue length of oversaturated intersections. On the above basis, the study will also reveal the mechanism of the formation, maintenance, and digestion phenomena of the arterial traffic flow platoon, build up the traffic models for arterial section based on the platoons and extract the characteristic parameters which represent the queue. By developing the algorithm of platoon how to combine, disassemble, and discriminate, the travel time through the urban arterials will be estimated.This project could provide basic theory and technology for traffic intersection design, signal optimization and performance assessment on oversaturated urban arterials.

交叉口渠化设计和主干道交通信号协调控制与优化是高效地管理城市主干道过饱和交通流、缓解交通拥堵的有效方法。由于现有的交通流模型需全息交通数据，在无法获取全息交通信息时，已有的交通流模型就无法为交叉口渠化设计、信号优化和评估提供有效参数。本项目利用主干道上布设的信号控制信息，分析过饱和状态下交叉口交通流的积聚和消散过程，建立基于交通波理论的信号交叉口交通流演化模型，揭示过饱和交叉口交通波的传播机理，研究过饱和状态下的排队车检器占有时间分布规律，辨识车辆积聚和消散关键时间点，建立信号交叉口交通流波形图，估算过饱和状态下的交叉口的车辆排队长度；揭示主干道车辆队列形成、保持和消散机理，建立基于队列的主干道交通流模型，提取表征队列运行的特征参数，研究队列形成、组合、分解和辨识算法，以队列为特征要素估算主干道旅行时间。本项目可为过饱和状态下的交叉口渠化设计、信号优化和性能评估提供新的交通状态估算方法。

当前，现有的大多数交通流模型，在无法获取全息交通参数的情况下，不能够为交叉口渠化设计和信号配时优化提供有效方法。因此，有必要在现有检测条件下，深入研究过饱和状态下的城市主干道交通流特性，提出新的模型与方法，为过饱和状态下城市主干道的交叉口渠化设计和信号配时优化提供新方法。项目组在国家自然科学基金项目的资助下，对过饱和状态下的城市主干道交通特性分析和交通状态参数估算进行了研究。项目组首先组基于交通波理论，以过饱和信号交叉口和主干道为研究对象，建立了的交叉口交通流和主干道车辆队列的演化模型，揭示了过饱和交通流在交叉口及主干道的交通流演化机理。在此基础上，项目组利用布设在不同位置的检测器获取的高精度数据，提出了过饱和状态下的交叉口排队长度和主干道车辆队列旅行时间的估算方法，最后，项目组使用交通微观仿真软件搭建了交通控制硬件在环仿真平台，验证了过饱和状态下的交叉口和主干道交通流模型，综合实际采集的高精度数据，验证了过饱和状态下的交叉口排队长度和主干道车辆队列旅行时间的估算方法。本项目可为过饱和状态下的交叉口渠化设计、信号优化和性能评估提供新的交通状态估算方法。