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复杂路况交通流的元胞自动机模拟研究

黄健  
【摘要】:随着我国经济的发展,汽车保有量的迅速增长,城市化正在如火如荼地进行着,城市人口大量增加。现在汽车已经成为人们出行的重要代步工具,车辆的增加给人们带来方便。同时交通堵塞现象严重,严重阻碍了我国的经济增长和社会发展。如何解决交通瓶颈,充分利用能源,并使交通能促进城市和经济的更快速发展成为现在研究交通流的热点和重点。因此,研究复杂路况中车辆行驶的个别行为特征和整体宏观行为特征对交通的影响,以及这些交通流的堵塞生成机理和传播规律变得尤为迫切和重要。 交通流是由自主灵活且相互作用的行驶车辆构成的多主体复杂系统,且车辆运动极为复杂多变,给研究带来了极大的难度。元胞自动机已经被广泛应用于交通流仿真的研究。 本文考虑到现实当中能见度对交通流的影响以及在上下班时,城市道路一侧拥堵而另一侧车辆较少的双向双车道交通流的情况,建立起相应的元胞自动机交通流模型。通过计算机模拟研究了车辆交通流过程并探讨了影响交通流过程的因素及车辆交通流的能耗的有关问题。 本文的主要工作如下: 1.考虑能见度对驾驶员驾驶行为的影响,建立了受能见度影响的元胞自动机交通流模型。分析了产生概率,消失概率及能见度对各路段及系统交通流的影响。 2.基于元胞自动机模型对双车道交通多车速不同演化行为的交通流系统进行模拟研究,模型根据不同性格的人的驾驶特点将车辆划分为快车和慢车。研究了在开放边界条件下,产生概率、消失概率、换道概率以及车辆混合比例对交通流和交通能耗的影响。 3.考虑道路设施对车辆实际运动的影响,针对城市在上下班时间,道路一侧拥堵而另一侧车辆较少,建立了可移动的隔离栏的双向四车道混合交通流的元胞自动机模型。研究了在周期性边界条件下,在道路两侧不同初始密度和车辆的混合比例下,隔离栏的移动长度对各子系统及系统交通流的影响。 最后,对全文的工作进行了总结和概括,并指出一些有待研究的问题,对今后交通流的研究方向进行了展望。


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