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高速公路元胞自动机混合交通流模型研究

张海顺  
【摘要】: 随着我国改革开放的深入和全面建设小康社会目标的实施,我国的经济实力和居民生活水平得到了进一步的大幅提高,人员和货物流动空前活跃,使道路建设和交通管理日显滞后。机车的拥有量逐日增加,更加剧了交通问题的尖锐性。交通已经成为制约我国经济和社会发展的重要因数,越来越引起世人的极大关注。 国内外许多学者从各侧面对交通流进行了多方面的研究,提出了格式各样的交通流模型,力图揭示交通流的内部机制和规律,为交通预测、管理、和规划提供科学的理论指导。其中元胞自动机模型在保留交通流这一复杂系统的非线性行为和其他物理特征的同时,更易于在计算机上操作,并能灵活地修改参数以考虑真实交通条件的各种效应而颇受青睐。本文在现有元胞自动机交通流模型的基础上进行改进,研究了单车道和双车道系统的交通流特性。 全文工作如下: (1)在开放边界条件下,研究考虑安全系数的交通流模型,数值模拟了在不同参数下的交通流基本图。研究表明安全系数、产生概率、消失概率是影响交流的主要因数。 (2)在实际的交通中,不同速度类型的车辆会有不同的转道要求,并且前方车辆的驾驶行为也会影响到后车转道需求。本文考虑与速度耦合的转道规则,建立了双车道元胞自动机NS和FI多速混合的交通流混合模型。计算机模拟表明,慢车对交通流有明显的影响,且各车道的利用率明显不同,车辆出现了聚集行为。 (3)在(2)文的基础上进一步研究了在开放边界条件下,双车道混合交通流的交通流特性,明显出现密度反置现象。并且在左边界全开放的条件下,随着右边界开放程度的增加,出现了有奇特的密度反置现象,只要有激进驾驶的车辆存在,便出现与只有谨慎驾驶车辆存在完全不同的密度聚集情况。 最后,总结全文的工作,并对今后交通流的进行了展望。


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