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面向车道的道路网络模型与微观交通仿真研究

唐代旻  
【摘要】:近年来,城市与城市交通不断发展,交通网络通达性与面向交通出行的服务越来越受到人们的重视。同时,随之产生的一系列问题如交通拥堵、车辆尾气污染等也对人们的生活产生了负面影响。随着计算机技术不断进步,利用计算机软件进行交通仿真研究已经成为当前进行交通流与城市发展研究的重要手段。 微观交通仿真以单个车辆为研究对象,模拟交通行为特征。随着计算机仿真能力不断提高,其研究范围已不再受计算机处理能力的限制,从小区域的研究扩大至完整的道路网络中。因此,将此类仿真应用于较大的道路网络中时,需要快速构建有效的道路网络模型。根据微观仿真的特点,相应的道路网络模型需要能够以车道为最小表达粒度,包含多层次网络要素,并能准确反映各层次拓扑特征。而已有模型在此方面仍有需要改进之处,本文结合现有GIS-T数据模型,在现有基于车道的网络模型基础之上,发展了一个面向交通微观仿真的道路网络模型。该模型具有层次道路特征,包含了道路中心线、行车道、车道、道路节点、道路交叉口五个部分,每个部分都包含空间几何特征与属性特征。车道为车辆仿真的最小通过单元,车道之间具有拓扑关系。同时,本文对微观交通仿真中的关键模型车辆跟驰模型与换道模型进行研究并对现有的模型进行比较,在本文的微观仿真中使用IDM车辆跟驰模型与MOBIL车辆换道模型,利用C#语言和Visual Studio平台开发了一个微观交通仿真系统。该微观仿真系统对于仿真过程具有良好视觉表达效果,具备一定的灵活性与兼容性,可以根据不同的道路数据进行调整,生成不同尺度的交通网络。同时,对在仿真过程中可以对跟驰模型和换道模型的参数进行设定,使道路中的车辆具有不同的驾驶“性格”特点。可以得到车辆行驶的状态信息如当前速度、最高时速、行驶时间、等待时间,同时还可以在仿真过程中计算不同时段的道路网络特征如车流量、平均车速、通行时间等等,另外,根据仿真过程所得到的结果结合第三方数据模型得到如车辆尾气排放、区域内的能源消耗等。可以为面向城市发展和城市交通的研究,合理制定政策与发展规划提供数据分析与决策支持。


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