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城市路段转向换道模型研究

马雪兰  
【摘要】:因为城市道路上节点信号控制、速度制约等原由造成了城市交通流在路网上的间断性,造成城市路段上多样化和复杂化的交通流特征。为了研究车辆在城市路段上的流动特性,需要深入分析车辆在城市路网上的跟驰和换道行为。对车辆的跟驰行为,国内外学者已经取得了比较普遍、有效的研究,文章重点研究车辆在城市路段上的转向换道。跟驰行为的研究,国内外学者已经取得了比较广泛、有效的研究,本文主要研究城市路段上的换道行为。城市路段上由路由选择产生的确定性换道行为对研究城市道路上的换道行为具有重要意义,转向换道是车辆在路段上主要换道行为之一,同时更是影响路段效率的主要因素之一。文章在总结以往车辆换道分类方法之上,根据城市道路交通流路由选择特性在提出转向换道需求这一概念的基础上,做了如下几方面工作:首先,将城市路段上的换道行为划分为转向换道和随机换道。在假定城市路段渠化模型的基础上,针对车辆在城市路段上的位置将其划分为自由换道区段、强制换道区段和禁止换道区段。推导出城市路段转向换道总流量,城市路段车道转向换出流量,城市路段车道转向换入流量,路段转向换道率和车道转向换道率等理论计算公式。并使用实际数据对该理论推导公式进行验证和偏差分析。之后,计算分析了路由选择对车道转向换出流量、车道转向换入流量、车道转向换出流率、车道转向换出流率、渠化方式的影响。其次,分析了城市路段上驾驶员对路由需求引起的确定性换道行为的迫切程度,将城市路段分成自由换道区段、强制换道区段以及禁止换道区段。分析了实际城市路段换道行为的特征,提出了换道决策点的概念作为自由换道区段和强制换道区段分界点。理论上换道决策点是与交通流状态、速度相关的动态点,换道决策点突出体现了城市路段交通流纵向流动状态,本文运用概率论的数学方法推导并建立了动态换道决策点的计算方法。最后,建立了不同于以往城市换道模型的转向换道模型,模型描述了路由选择在远下游交叉口路段和近下游交叉口路段上,由交通流、换道车辆换道压力状态等不同导致换道形式的不同。模型中分别以自由换道条件和强制换道条件加以区分,更贴近和符合城市路段交通流运动状态。此外,本文对建立的城市路段转向换道模型选取matlab语言编写了城市路段的仿真程序。采取初始数据及规则对程序进行设定,仿真结果采用动画输出和文件输出两种方式。本文使用实际数据和仿真结果比较分析证明仿真模型的实用性,并对仿真数据进一步分析研究城市路段车辆换道的一些特征。


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