考虑路内停车的元胞自动机交通流能耗模型

发布时间：2020-09-24 13:07

　　在元胞自动机Na Sch交通流模型的基础上,针对有路内停车带的单向单车道路段提出交通流的能耗公式,并数值模拟周期边界条件下道路上待停车辆的比例系数、路内停车行为造成对后车的阻碍时间和正在停车车辆的位置对道路交通流能耗的影响。研究结果表明,待停车辆的比例系数越大、路内停车行为造成对后车的阻碍时间越长,道路上交通流的能耗值就越小,对应的流量和平均速度也越小,交通堵塞现象就越明显;而正在停车车辆的位置对交通流能耗并没有明显影响,对流量和平均速度也没有明显影响。
【部分图文】：

曲线图,相互作用能,密度,曲线图

.246、0.239、0.236、0.232。约在密度大于0.9时，待停车辆比例系数f对总能耗E不再有影响。在同一密度下，f越大，能耗E的值越小，对应的流量和平均速度也就越小（图2），道路的堵塞现象越明显。图2不同待停车辆比例系数f下的基本图(T=10s，Lb=530)Fig.2Differentstayparkedvehiclebasicfigureunderproportionalcoefficientf(T=10s,Lb=530)1.2停车过程对后车造成的阻碍时间T对交通流能耗的影响取定待停车辆的比例系数为f＝0.1，正在停车车辆的位置为Lb=530，改变阻碍时间T进行数值模拟，得到的结果如图3、4所示。图3不同阻碍时间T下的能耗-密度图（f=0.1，Lb=530）Fig.3EnergyconsumptionunderdifferentblocktimeT-densityfigure(f=0.1,Lb=530)图3（a）为不同阻碍时间T下的相互作用能耗Ei随密度的变化曲线图。该图显示，在车辆密度较小的时候，能耗Ei随着密度的增加而增大到最大值；当车辆密度继续增加时，能耗Ei从最大值逐渐减小到零。这是因为，在密度小的时候，道路上的车辆数目少，车辆之间的相互影响小，车辆处于自由、高速行驶状态，相互作用能耗小；当中密度的时候，车辆数目增多，车辆之间的相互影响增大，驾驶员因为担心车间距过小而刹车减速的频率增大，车辆的速度在前、后时刻的差值逐渐增大，车辆能耗值逐渐增大到临界值；当高密度时，道路上车辆数目很多，车辆之间的相互作用很大，车辆的速度在前、后时刻的差值越来越小，即能耗值越来越小，直至零。从图3（a）中还可以看出，在同一密度下，T越大，能耗值越校这是因为，停车造成对后车的阻碍时间越大，道路的阻塞现象越明显，车辆前、后时刻的速度差值就越小，车辆能耗值也越校图3（b）为不同阻碍时间T下的随机减速能?

密度图,能耗,相互作用能,密度图

第1期最大值；当车辆密度继续增加时，能耗Er从最大值逐渐减小到零；在同一密度下，T越大，能耗Er的值越校由于取定了随机延迟概率P和P0，在密度小的时候，道路上的车辆数目少，但由于驾驶员有随机刹车减速行为，能耗Er有一个不为零的初值。随着道路上车辆数目的增多，随机减速的车辆也增多，能耗Er增大到最大值；当车辆的数目更多时，道路出现了更为严重的交通堵塞现象，能耗值减小直至零。图3（c）为不同阻碍时间T下的总能耗E随密度的变化曲线图。从该图可以看出，在取定待停车辆的比例系数和正在停车车辆的位置的情况下，停车车辆对后车造成的阻碍时间不同，动能损耗也不同。总能耗E随着密度的增加而先增大到最大值，然后再逐渐减小到零；T越大，总能耗E的最大值越校当T分别为8、10、12、14s时，能耗的最大值分别为0.300、0.290、0.288、0.284。约在密度大于0.65时，T对总能耗E不再有影响。在同一密度下，T越大，能耗E的值越小，对应的流量和平均速度也就越小（见图4），道路交通越拥堵。图4不同阻碍时间T下的基本图（f=0.1，Lb=530）Fig.4ThebasicfigureofdifferentblockingtimeT(f=0.1,Lb=530)1.3正在停车车辆的位置对交通流能耗的影响取待停车辆的比例系数为f=0.1，停车过程对后车的阻碍时间为T=10s，改变正在停车车辆的位置Lb进行数值模拟。在本文中，停车带的长度占200个元胞（400~600个元胞），Lb分别取440、470、500、530、560进行模拟。得到的结果如图5~7所示。图5（a）为不同正在停车车辆的位置Lb下的相互作用能耗Ei随密度的变化曲线图。该图显示，低密度时，能耗Ei随着密度的增加而快速增大，在中密度时，Ei随着密度的增加缓慢增大到最大值；在高密度时，能耗Ei从最大值逐渐减小?

曲线图,相互作用能,密度,曲线图

【参考文献】