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基于防御性驾驶的元胞自动机微观交通流建模与仿真研究

闫成浩  
【摘要】:随着社会经济的快速发展和人民生活水平的大幅度提高,家用小型车辆逐年递增,道路中的交通事故、交通堵塞等问题也变得十分严重。在这种背景下,交通流模型作为研究道路交通的一种重要手段,被人们越来越重视。交通流建模是目前的交通工程研究热门领域,由于元胞自动机模型在模拟交通流中车辆微观运动状态、揭示车流从自由运动相到局部阻塞相的复杂非线性行为、分析交通流特性等方面具有独特的优势,因而在交通流研究中得到广泛的应用与发展。本文主要研究在防御性驾驶模式下,改变传统模型的车辆运行规则,研究基于防御性驾驶的单车道和双车道模型下的元胞自动机模型。首先本文针对元胞自动机184号模型、NaSch模型和NaSch模型的一些改进模型进行研究,对比交通实测现象,研究各种模型的优缺点,然后对双车道经典模型STNS模型进行了仿真分析,研究其基本图与换道比例。其次,本文在SDNaSch模型基础上进行改进,将防御性驾驶方式与元胞自动机交通流模型相结合,针对SDNaSch模型中前车即将停车的情况下,后车有可能加速这一不符合实际的现象进行改进,得到了基于防御性驾驶的一维元胞自动机模型DD模型,DD模型能够模拟出实际交通的基本图下凹和速度跃迁现象,能够有效地改进车辆的急刹车比例,出现更加稳定的同步流。最后,对STNS模型的演化规则和换道规则进行改进,得到了STDD模型,STDD模型使交通流具有更高的稳定性,提高了交通流量,减少了换道比例。本文针对经典模型中的不足进行改进,通过仿真研究与模型对比,确定改进后模型的优越性,深入探讨模型中的参数对于交通流的影响,并发现改进模型的不足。


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