考虑全侧隙影响的微观交通流建模研究

发布时间：2020-06-02 16:19

【摘要】：随着经济社会的快速发展,国内生产总值不断提高,汽车已经成为各家各户代步工具。因此,随着城市车辆的日益增加,各种各样的交通问题逐渐浮现出来。交通拥堵为交通问题的主要因素之一,制约着城市的快速发展。如何以科学的理论为指导去解决或者缓解交通问题成为当下研究的热点。微观交通流研究通过分析道路上单个车辆的行为特征,从而表征由个体到整体的交通运行状况。此外,道路结构信息同样会对交通流演变规律产生影响。由于非结构化道路其道路上车道线不清晰或无车道线,其道路结构不明确,车辆队列在行驶过程中会产生侧向位移。研究前导车辆产生的侧向间隙对跟驰者车辆的影响,将基于有车道线的交通流场景扩展至无车道线的交通流场景。因此,考虑全侧隙影响的微观交通流建模研究,对认知交通流现象和缓解交通拥堵具有重要的理论意义和实际价值。在此背景下,本文旨在针对无车道线环境下,认知全侧隙对交通流行为的演变规律的影响。具体来讲,一方面,在微观层面,通过研究全侧隙对交通流的影响,建立相应的微观交通流模型。另一方面,通过微小扰动法分析模型的线性稳定性,通过约化摄动法对其非线性稳定性进行分析。对比模型动态过程仿真,对其动态特性进行分析。本文的主要内容包括I.在无车道线环境下,针对车辆队列在行驶过程中会出现侧向位移的情况,研究领导者车辆的侧向间距对后方跟驰车辆的影响以及双边侧隙对跟驰车辆的影响,提出考虑全侧隙影响的微观交通流模型。II.通过微小扰动法对其线性稳定性进行分析,得到模型的稳定区域。仿真对比表明新模型相较于以往的模型其稳定区域更大,意味着新模型的稳态性能更好。然后,对其启动过程和停止过程进行仿真,仿真实验表明在非结构化道路环境下全侧隙模型的动态性能优于结构化道路环境下全速度差模型。III.通过约化摄动法对其非线性稳定性进行分析,得到该模型车辆间距的扭结波。通过对模型演化过程进行仿真表明,全侧隙模型相较于双边侧隙模型能够更快到达稳定状态,因此其动态性能更优。因此,全侧隙模型能够刻画更为一般化的交通流场景。相较于传统交通流模型,全侧隙模型能够同时兼顾动态性能更好以及稳态性能更优等优点。意味着,在实际的交通场景中,运用全侧隙模型与实际交通中车辆跟驰现象进行对比分析,给道路中车辆进行建议指导,从而提高道路的通行效率。
【图文】：

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交通问题示意图

示意图,结构化道路,结构化,与非

(a) 结构化道路 (b) 非结构化道路图 1.2 结构化与非结构化道路示意图1.1.2 研究意义为了能够更好的刻画、理解复杂的交通环境，专家对交通系统进行的更为深入的研究。现阶段交通交通系统主要分为宏观层面和微观层面以及中观交通流三个方面进行研究。针对宏观交通流[9-10]，宏观交通流模型被看作为是由许多车辆组成的可压缩的流体介质，通过对交通流整体的密度、速度和加速度等指标进行研究从而以宏观的视角为交通管理者提供理论依据。针对微观交通流，微观交通流模型中所有的车辆被视为单独的个体存在，通过研究车辆间的相互作用和研究车辆的位置、速度、加速度信息来刻画交通流的演变规律。在微观交通流中道路结构信息将直接影响到交通流的演变规律，其结构信息主
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.112

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