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特种车通行影响下城市交通流元胞自动机模型研究

黄瑞锦  
【摘要】:目前,我国城市机动车保有量随着经济发展持续增加,交通运输的局面日趋紧张,城市交通的拥堵、事故频发等问题已成为阻碍经济社会进步的主要问题,面对这些城市交通问题,完成好相应的应急救援任务非常关键。这要求对各种条件下道路状况的交通流特性有全面的了解,才能科学的管理和控制好城市交通。交通流理论的研究涉及很多领域和方法,如统计学中的概率论、物理中的流体力学及运动学,还有车辆跟驰模型和元胞自动机模型等,而其中的元胞自动机模型对于模拟微观车辆的交通流现象非常适合。 本文首先在经典的NS元胞自动机模型基础上增加车辆换道规则,并将原来的随机慢化概率函数化,建立了基于动态慢化概率的双车道模型(DCA模型)。其次将特种车的通行影响和不同行驶方式引入该模型中,建立了有特种车通行影响的双车道交通流元胞自动机模型(D-SDCA模型),采用Matlab编程对模型进行了数值模拟与验证。最后又在D-SDCA模型的基础上建立了多车道模型,并分析了车道数量对特种车通行的影响。 通过与实际的调查数据进行对比,验证了模型的可靠性,也证实了模拟输出的不同条件下的数值结果的可信。本文经过多种交通情况下的数值模拟,分析了特种车在执勤通行时对不同密度交通流的影响,对比了不同行驶方式的特种车的影响程度和通行效果,并研究了不同干扰区域、路段长度、车道数量等因素对特种车通行情况及整体交通流的影响。最后总结了在不同条件下特种车的通行影响特性,并为应急救援工作和管理控制交通流提出了改善措施和合理化建议。 本文的研究拓宽了元胞自动机的在交通领域的应用范围,为模拟特种车的应急救援通行现象提供了一种有效工具,在交通流的理论研究中开辟了新的方向,具有可靠的理论意义和实际意义。


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