基于元胞自动机的城市快速路雨天交通流模型

发布时间：2020-07-27 19:10

【摘要】：城市交通拥堵已成为城市发展过程中的突出问题。降雨环境下路面摩擦系数减小、车辆速度降低,不但降低了道路的通行能力、加重了交通拥挤,还特别容易形成链式拥堵效应,引发道路网络的局部拥堵。因此,本文立足于我国大中城市“逢雨必堵”的特点,建立雨天元胞自动机交通流模型,研究雨天环境城市快速路交通流特性。首先,通过收集文献资料、安全停车距离实验数据的分析,总结雨天道路环境特点,量化雨天最大制动减速度、可视距离、安全停车距离等车辆运行环境参数。基于雨天道路行车环境的特殊性、复杂性,考虑车辆紧急制动情况,定义加速安全距离、减速安全距离和巡航安全距离,建立基于安全距离的雨天城市快速路元胞自动机交通流模型。其次,在基于安全距离的雨天元胞自动机交通流的基础上,建立周期边界元胞自动机交通流模型,对城市快速路交通流进行模拟仿真,从交通流特性、速度特性、通行能力等方面分析快速路雨天交通流特性。结果表明,降雨环境对自由流交通流影响较小,对高密度区域影响较大,降雨强度越大,影响越大；降雨强度增大,临界密度和阻塞密度减小；相较于无雨天气,小雨、中雨和大雨环境最大流量分别降低2.4%,5.5%和10.3%；高密度区域,降雨强度越大,速度离散越小；降雨强度越大,通行能力折减越大。然后,在基于安全距离的雨天元胞自动机交通流模型的基础上,设置交通瓶颈,建立开放边界元胞自动机交通流模型,模拟仿真雨天环境下的三相交通流,从相位图、各相位交通流特性等方面分析对比不同降雨天气下的三相交通流特点。结果表明降雨强度增加,自由流区域变小,同步流和堵塞流共存区域变大。降雨环境对交通自由流相影响相对较小；影响同步流中窄堵塞的形成,降雨强度越大,形成窄堵塞的频率越大,消散越慢；对于同步流与堵塞流共存状态,降雨强度越大,堵塞持续越长,消散越慢。最后,为了进一步分析同步流特性,对周期边界和开放边界元胞自动机交通流模型的模拟数据进行相关性分析,结果显示同步流中交通三参数的自相关系数均趋近于0,而流量与平均密度的互相关系数也趋近于0,均无长程相关性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张庆良;赵树国;;交通流模型的建立[J];邯郸职业技术学院学报;2009年03期

2 刘兰辉,关宏志;机非混合交通流模型及其应用[J];北京工业大学学报;2000年S1期

3 张鹏,刘儒勋;交通流模型的分析评价与模型的改进[J];昆明理工大学学报;2000年04期

4 谭惠丽,刘慕仁,孔令江;开放边界条件下改进的Nagel-Schreckenberg交通流模型的研究[J];物理学报;2002年12期

5 梁志超,谭惠丽,刘慕仁,孔令江;城市主干道交通流模型的研究[J];广西师范大学学报(自然科学版);2002年04期

6 刘贵泉,谭惠丽,刘慕仁,孔令江;一维确定性主干道交通流模型的研究[J];广西物理;2002年01期

7 吴正;高速交通中堵塞形成阶段的交通流模型[J];交通运输工程学报;2003年02期

8 唐铁桥,黄海军;两车道交通流模型与数值计算[J];科学通报;2004年19期

9 邝华,孔令江,刘慕仁;考虑延迟概率因素对混合车辆敏感驾驶交通流模型的研究[J];物理学报;2004年12期

10 黄乒花,谭惠丽,孔令江,刘慕仁;开放边界条件下二维可转向主干道交通流模型的研究[J];物理学报;2005年07期

相关会议论文 前5条

1 蒋景飞;方标新;张建秋;俞承芳;郭涛;;二阶宏观交通流模型参数的支持向量回归估计法[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（一）[C];2009年

2 李兴莉;李志鹏;戴世强;;考虑车辆逐步加速特性的格子流体力学交通流模型[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年

3 郭四玲;韦艳芳;薛郁;陈光旨;;一维元胞自动机交通流模型时空间距分布的研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集（上册）[C];2005年

4 严钢;汪秉宏;傅忠谦;周涛;;复杂网络上的交通动力学[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

5 张长君;邹开其;;恶劣气象条件下的高速公路减灾控制的神经网络方法[A];中国灾害防御协会风险分析专业委员会第二届年会论文集（一）[C];2006年

相关博士学位论文 前9条

1 欧忠辉;关于交通流模型中的若干问题[D];复旦大学;2005年

2 李艳;城市交通网络动态交通流模型和交通信号智能控制研究[D];中南大学;2005年

3 邹杰;基于元胞自动机的交通流模型研究[D];山东科技大学;2007年

4 刘泓;交通仿真系统的并行计算、智能优化和混杂模型研究[D];浙江大学;2006年

5 罗莉华;汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D];浙江大学;2011年

6 鲁亚东;LWR交通流模型的熵解的显式构造[D];中国科学技术大学;2007年

7 丁中俊;元胞自动机交通流模型中的相变现象和解析研究[D];中国科学技术大学;2012年

8 付传技;交通流模型的研究[D];中国科学技术大学;2007年

9 杜洁;带有限制器的CPR方法和交通流模型研究[D];中国科学技术大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘李雅;计算流体力学方法在交通流模型上的应用研究[D];长安大学;2011年

2 王抢;高速公路长隧道出入口段可变限速研究[D];长安大学;2015年

3 朱娜;基于元胞自动机的城市快速路雨天交通流模型[D];东南大学;2015年

4 常丑娥;双车动力学交通流模型的研究与数值模拟[D];长安大学;2010年

5 苏星;具有多条道路交汇的交通流模型的数学理论研究[D];上海交通大学;2007年

6 任萍;姜—吴交通流模型的研究与数值模拟[D];长安大学;2011年

7 李静瑶;研究异常事件下的宏观交通流模型[D];大连理工大学;2013年

8 陈永海;基于两种交通流模型的混沌现象实验研究[D];天津大学;2006年

9 王正;一类非线性交通流模型研究[D];北京大学;2007年

10 吴大艳;三车道元胞自动机交通流模型的研究[D];广西师范大学;2004年

本文编号：2772251