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基于管制的高速公路交通流研究

纪立强  
【摘要】:我国现代化建设的速度与日俱增,经济生活不断提高,人民对于出行方式的选择逐渐趋于个人化、便捷化,因而车辆保有量逐渐提升,原来顺畅的道路变得越来越拥挤,政府在对道路改建扩建的投资相对较少,拥挤、堵塞引发了很多问题,诸如车辆追尾、有害汽车尾气排放量剧增等。提高现有道路的利用水平,加强车辆运行安全,建立适合我国交通情况的交通流模型,改进交通管制措施势在必行。高速公路以其速度快、封闭性好等优点,成为长途旅行以及货物陆路运输的首选出行通道,高速公路利用程度越来越高,所带来的问题也日益突出,所以针对特殊道路条件以及交通条件下,特别是高速公路车辆运行特征以及交通流基本参数间的关系研究成为提高高速公路车辆运行安全以及通行能力的一项必要工作。 针对高速公路交通流,许多学者提出了各式各样的模型来分析其交通流特性,也得出了许多有益性的结果,其研究主要集中于缓解交通压力,保障车辆运行安全。元胞自动机的非线性特性可以较好的模拟交通流中具有离散状态车辆的运行状态,其并行计算的优点节省了计算时间提高了该工具的实用性。元胞自动机模型中可以针对具体的交通条件以及道路条件设置相应的参值,并可以较好的模拟出驾驶员由于个人驾驶特点等随机性减速行为对交通流的影响。 本文旨在针对超车车道与小客车专用车道设置情况以及因雨雾雪等不良天气条件、发生交通事故、局部车道施工维护等而实施交通管制下的高速公路交通流特性进行研究分析,建立相应的元胞自动机模型,并进行计算机数值模拟,依据数值分析交通流特性,最后提出针对不同道路状况下管制措施的改进意见。 本文的工作主要包括以下几方面: 第一,对高速公路设置超车车道与设置小客车专用车道两种情形建立相应的元胞自动机模型,该模型在NaSch模型基础上引入车辆跟驰规则,应用计算机模拟分析不同车道管制下的交通流特性,并依据数值分析结果对车道设置提出改进意见; 第二,针对雨雾雪等常见不良天气条件下实施交通管制的高速公路交通流进行分析,计算得出不同天气条件不同能见度下车辆运行限速,并建立元胞自动机模型,模型中同样引入了车辆跟驰理论,然后进行数值模拟,以及数值模拟结果分析具体的交通流特性,并对交通管制措施提出建议; 第三,以单向双车道发生交通事故时的高速为研究对象,建立因为交通事故而实施车道管制下的元胞自动机模型,该模型在NaSch模型基础上引入车辆跟驰规则,根据仿真模拟获得基本数据分析交通事故对交通流约束作用,最后针对交通事故下的交通管制提出建议。 第四,针对单向双车道道路其中一条车道局部车道进行施工养护建立元胞自动机模型,模型中引入车辆跟驰规则,然后进行计算机数值模拟,依据分析结果局部车道施工时高速公路交通流特性,并提出很对局部车道施工养护时的交通管制建议。 最后,针对所进行的研究进行整理总结。


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