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《北京交通大学》 2007年
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基于元胞自动机的交通流建模及其特性分析研究

孔宪娟  
【摘要】: 本文运用元胞自动机理论,针对道路和轨道交通系统中交通流的复杂现象进行了建模和分析,如车辆跟驰、换道超车、列车的追踪运行、列车延误的传播等现象,并讨论了这些交通流现象的形成机理和影响因素。本文的主要工作和创新点包括道路交通系统和轨道交通系统中交通流的建模及其特性分析两个部分。 道路交通系统的交通流建模及其特性分析包含以下两个方面: 1、提出一种同时考虑了近邻车辆和次近邻车辆影响的单车道元胞自动机模型。该模型与NaSch模型相比,有如下特点:1)新模型能模拟出某些复杂的交通现象,如时走时停等现象,且最大流量和临界密度比NaSch模型更加符合实际;2)文中讨论了近邻和次近邻车辆的敏感系数对流量和临界密度的影响。 2、将考虑了近邻和次近邻车辆影响的单车道元胞自动机模型推广到具有快慢两条车道的双车道系统中。考虑了次近邻车辆影响的双车道元胞自动机模型有以下特征:1)能够呈现真实交通中的某些现象,如时走时停和密度倒置现象等,且最大流量和临界密度有了显著提高;2)不同的快慢车道初始状态密度分布对模拟结果有很大影响,两车道初始密度相差越大,双车道系统的换道率越大;3)讨论了近邻和次近邻车辆的敏感系数的影响。 轨道交通系统的交通流建模及其特性分析包含以下两个方面: 3、提出一种基于移动闭塞信号系统的混行列车的轨道交通元胞自动机模型,模拟不同类型列车混行系统的轨道交通流特性。模拟结果表明:1)本文的模型能模拟出轨道交通中交通流的一些复杂的现象,例如列车的追踪运行和列车运行延误的传播等;2)列车没有产生延误时的交通流时空图也是不均匀的,快慢列车的最大速度相差越大,曲线差异越大;3)车头间距受快慢列车追踪顺序的影响;4)讨论了快慢列车的追踪特性,以及发车间隔时间、停站时分及站后安全防护段等因素对列车追踪运行的影响。 4、提出一种车站由多条股道组成的轨道交通元胞自动机模型,讨论了车站对列车追踪运行和延误传播的影响。模拟结果表明:1)采用“正线通过、侧线到发”方案的延误比采用“三条股道作用相同”方案的延误要大;2)车站股道数量的增多,除了增大了线路的通行能力之外,还能减少一部分站前列车的延误;3)列车在车站的停站作业和竞争有限的资源(如股道和安全防护段)引起列车间间距的变化是造成列车运行延误的主要原因,讨论了站前和站后列车运行延误的影响因素;4)列车的不同的发车顺序对列车运行延误的产生和传播也有很大影响,表明了行车组织的重要性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U491.112

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 冯新敏;基于元胞自动机的三维复杂槽型车刀片设计及其断屑研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 程莹;城市道路交通事故影响传播机理研究[D];吉林大学;2011年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 杨光;唐祯敏;;高速磁浮列车的安全速度防护问题研究[J];北京交通大学学报;2007年02期
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10 赵明,郜春海;现代铁路信号系统分析研究[J];北方交通大学学报;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 路飞;宋沐民;;基于编队技术的多列地铁列车运行规划[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Fuzzy Tuning of ATO System in Train Speed Control with Multiple Working Conditions[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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6 戴世强;;交通流研究与技术科学思想[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
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8 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
9 陈军华;赵凛;张星臣;;基于元胞自动机理论的交通流模拟研究进展[A];第10届计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2005年
10 钟东宁;陈森发;;道路交通系统之复杂多尺度建模[A];江苏省系统工程学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晨;基于细胞自动机方法的城市交通流模拟及优化[D];华中科技大学;2010年
2 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
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4 张邵波;纳米流体强化传热的实验和数值模拟研究[D];浙江大学;2009年
5 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
6 闫铂;反应扩散方程的格子Boltzmann方法及数值模拟[D];吉林大学;2011年
7 张建影;用于复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann方法[D];吉林大学;2011年
8 孙舵;道路交通流元胞自动机模型中的相变现象研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 韩祥临;基于智能交通系统的交通流建模和拥堵控制研究[D];上海大学;2010年
10 郑贤清;基于交通录像资料的交通流参数测量和模型研究[D];复旦大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 陈沂川;基于元胞自动机的城市轨道交通流特性研究[D];北京交通大学;2011年
3 窦鹏飞;迭代学习控制及其在列车自动驾驶系统中的应用[D];北京交通大学;2011年
4 李莉;基于单位移多质点模型的列车ATO调速控制研究[D];北京交通大学;2011年
5 廖韬;基于多目标优化的列车操纵方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 徐蒨;基于预测控制的城市轨道交通列车运行调整研究[D];北京交通大学;2010年
7 裴丽君;列控模型参数辨识及其在线学习算法研究[D];北京交通大学;2011年
8 李晓雪;基于元胞自动机模型的公交线路系统建模与模拟[D];北京交通大学;2010年
9 朱久平;基于元胞自动机模型的可变信息标志(VMS)对交通流特性影响研究[D];北京交通大学;2011年
10 赵砚朋;基于混合型控制算法的列车舒适性研究[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘茂;王振;;行人和疏散动力学研究现状及进展[J];安全与环境学报;2006年S1期
2 冉丽君;刘茂;;人群密度对人群拥挤事故的影响[J];安全与环境学报;2007年04期
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8 胡桂胜;陈宁生;杨成林;;成都市灾害性山洪泥石流临界降雨量特征[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年01期
9 吴波;刘浪;林鹰;;城市路网交通流动态模型研究[J];重庆建筑;2007年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 黄诒蓉;中国股市分形结构的理论研究与实证分析[D];厦门大学;2004年
6 张晋;基于元胞自动机的城域混合交通流建模方法研究[D];浙江大学;2004年
7 王泽河;大城市停车诱导系统设计方法的研究[D];中国农业大学;2005年
8 吴晓军;复杂性理论及其在城市系统研究中的应用[D];西北工业大学;2005年
9 何越磊;沙堆模型复杂性现象及自组织临界性系统研究[D];西南交通大学;2005年
10 房艳刚;城市地理空间系统的复杂性研究[D];东北师范大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘利军;面向港口调度管理的时空数据库索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李志为;地震灾区泥石流启动机制研究及危险性评价[D];成都理工大学;2011年
3 张惠惠;震后强震区洪水启动沟道堆积物引发泥石流灾害研究[D];成都理工大学;2011年
4 唐尧;基于3S的震后汶川潜在泥石流危险性评价研究[D];成都理工大学;2011年
5 王芳;潜在突发性泥石流遥感图像解译与信息提取[D];成都理工大学;2011年
6 梁健坤;鄂豫陕交界区主要公路沿线泥石流沟的地貌学识别研究[D];重庆交通大学;2011年
7 刘菲;三峡库区坡面泥石流形成机制[D];重庆交通大学;2011年
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10 马道远;元胞自动机方法及其在交通通畅性中的研究[D];武汉理工大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 赵宇刚;毛保华;刘明君;杨远舟;朱锦;;我国城市轨道交通换乘车站选址规划相关问题研究[J];物流技术;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 曹阳;城市轨道交通信息融合与决策方法研究[D];吉林大学;2012年
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3 陶思宇;客运专线网络旅客列车开行方案优化设计与调整研究[D];西南交通大学;2012年
4 范征;城市轨道交通系统经济效益分析[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈沂川;基于元胞自动机的城市轨道交通流特性研究[D];北京交通大学;2011年
2 皇妍妍;基于网络的城市轨道交通运输能力瓶颈问题研究[D];北京交通大学;2011年
3 晏小波;城市轨道交通三线换乘站换乘效率研究[D];北京交通大学;2011年
4 蒋文;都市圈轨道交通网络衔接模式研究[D];北京交通大学;2011年
5 杨晓钢;基于Ad hoc网络的智能交通系统路由协议的通信性能研究[D];北京邮电大学;2011年
6 史瑞洁;城市轨道交通运营组织优化研究[D];西南交通大学;2011年
7 单文伟;改进的DTN路由协议在高速公路环境下的仿真研究[D];天津大学;2012年
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10 周源;重庆轨道交通六号线运营组织方案研究[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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10 赵贤相;谭光宇;张玉华;冯新敏;;基于元胞自动机的铣刀片应力场分析[J];工具技术;2009年04期
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1 任明亮;;轨道交通系统中变制冷剂流量空调系统的优化设计[A];庆祝北京制冷学会成立三十周年暨第十届学术年会论文集[C];2010年
2 张媛;秦勇;贾利民;刘萍;;轨道交通系统运行安全评估的安全域估计方法框架研究[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
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5 邓方;陈杰;陈文颉;朱琳;;元胞自动机及其在兵力推演中的建模与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 卜艳萍;周伟;;高速列车运行过程的仿真模型研究[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
7 高举成;于翔;金耀先;;道路交通系统中的信息传递与交流[A];第二届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1995年
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10 谢敏;;轨道交通项目行车组织设计要点[A];天津市土木工程学会第七届年会优秀论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 马泳 李伟;对高寒列车整备“高看一眼”[N];中国安全生产报;2006年
2 记者 耿旭静 通讯员 常青 洪嫚;地铁钻地出 御风观田园[N];广州日报;2006年
3 本报记者 罗平;苏杭车队打造列车上的“苏杭风光”[N];人民铁道;2006年
4 武汉铁路局武汉客运段Z37/38次列车党支部书记 耿小芬;提升服务质量 创建“红旗列车”[N];人民铁道;2006年
5 记者 舒涓 通讯员 鞠杨 穗府研;加快轨道交通系统规划建设 强化中心城市辐射带动功能[N];广州日报;2009年
6 记者 胡秋菊通讯员 邹志敏;铁路暑运车次有调整[N];常德日报;2008年
7 本报记者 焦红霞;感受中国高速列车魅力[N];中国改革报;2008年
8 刘国信;暑期列车环境与旅客健康[N];光明日报;2006年
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10 姚云海;和谐之旅中最可爱的人[N];人民公安报·交通安全周刊;2007年
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1 孔宪娟;基于元胞自动机的交通流建模及其特性分析研究[D];北京交通大学;2007年
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3 平萍;元胞自动机原理及其在密码学的应用研究[D];南京理工大学;2009年
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5 朱诺;基于视频检测和元胞自动机的人群疏散机理研究[D];北京交通大学;2012年
6 王长缨;时态GIS若干关键技术的研究[D];西北大学;2006年
7 苏凤环;自组织临界性理论与元胞自动机模型研究[D];西南交通大学;2006年
8 周艳芳;城市轨道交通网络列车运行计划一体化编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2012年
9 陈茂科;隧道虚拟网络行为的建模和分析[D];清华大学;2004年
10 齐相贞;外来植物物种的入侵机制及其对生境特征的响应[D];南京师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 陈沂川;基于元胞自动机的城市轨道交通流特性研究[D];北京交通大学;2011年
3 肖巍;基于元胞自动机的轨道交通模型及交通流特性分析[D];北京交通大学;2008年
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5 熊胜辉;基于元胞自动机的快速路交通流建模与仿真研究[D];江苏大学;2010年
6 黄鹏涛;基于元胞自动机模型的新型图像压缩算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 罗慧军;基于混沌元胞自动机的图像加密算法的研究与实现[D];江西理工大学;2011年
8 刘芬芳;基于元胞自动机理论的双车道环岛交通流特性研究[D];中南大学;2008年
9 林磊;基于元胞自动机的城市快速路交通流建模与仿真[D];北京交通大学;2010年
10 蔡晶;基于元胞自动机的轨道交通建模及其仿真研究[D];兰州交通大学;2012年
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