基于元胞自动机的双车道换道模型模拟与数学解析研究

发布时间：2020-11-11 18:23

　　 随着小汽车保有量的急剧增长,现有道路基础设施和日益增长的出行需求之间的矛盾日益加重,交通拥挤、交通安全等已成为影响各大城市繁荣发展的重要问题。其中,由于车辆换道给城市交通带来的负面影响很难彻底解决,在一定程度上降低了道路通行能力,且大大增加了交通管理难度。针对车辆换道问题,本文借助元胞自动机的基本理论知识,构建了双车道换道模型和双车道加塞模型,并通过仿真模拟和数学解析来研究道路交通流的动态特性。本文的主要研究成果如下:在双车道换道模型中,两条车道中的车辆均沿同一方向行驶。当目标车辆被前方车辆阻挡时,如果旁道的相邻位置没有车辆占据,则目标车辆将以概率p_s进行换道,否则,停止不动。周期边界条件下,系统密度较低时,换道p_s概率对流率影响不大。随着密度增大,流率随着p_s的增大而减小。除此之外,我们将2-cluster平均场法应用到双车道换道模型中,考虑了车辆之间的相关性,发现解析结果与仿真结果吻合很好。开口边界条件下,系统存在三个相,即低密度相(LD)、高密度相(HD)和最大流量相(MC)。运用周期边界条件下的解析结果和流量守恒定律对相边界进行数解析,发现解析结果仿真结果吻合较好。为解决模型中车辆的竞争策略与现实交通流存在出入的缺陷,我们对所建的模型进行改进,引入车辆加塞的概念。当两辆车同时竞争一个空格位置时,当前时间步因加塞导致两辆车均不能进入空格位置,下一时间步根据更新规则继续争夺空格位置。我们将2-cluster平均场法应用到改进的模型中,发现解析结果和仿真结果吻合度较好。开口边界条件下,系统存在三个相.我们对各个相的临界α_c和β_c进行求解,发现解析结果与仿真结果吻合度较高。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491
【部分图文】：

交通运输也为商品的正常流通发挥着巨大的作用。一个值、市民的居住环境、人们的工作效率和幸福指数等都与。但是，快速发展的交通是一把双刃剑，给我们带来便捷多问题，无论是发达国家还是发展中国家无一不面临着巨特别是交通拥堵[1]、交通安全等问题。近五十年以来，道成为很多城市面前一道无法跨越的鸿沟。交通拥堵带来的不可估计的[2]。例如：某资产评估中心根据北京市在 20交通发展年度总结》，做出一份评估报告显示，交通堵塞 1000 多亿元经济损失，占北京 GDP 全年总额的 8.1%。车来估算，每辆车的年平均经济损失高达 22854 元。此外度处于非平稳状态的时间加长，必然造成燃料的额外消耗、粉尘等污染物的超标排放。2005 年，国家统计局发布了色国民经济的研究报告，报告显示约 1 万个城市居民中有 5 、12 人因空气中有害气体而引发呼吸道感染性疾病住院，新增性支气管炎而遭受不同程度的病痛折磨。

GPS 动态信息测量技术态信息测量技术是在大数据信号配时应用背景下产生的一种新方法的基本原理是：一般是利用安装有 GPS 定位装置的城市出动车辆，来记录车辆的速度和位置等相关数据，然后利用通信技央操控中心。最后，对上传的数据利用相关技术手段进行处理分测量的交通参数。现象数据具有非常大的应用价值，一方面能都让我们清晰的认识交理，另一方面也可以用来检验我们模型建立的合理性，便于我们的改进工作。通过拍摄视频以及在道路上埋设的传感器等方法程中的相关数据，然后对获得视频数据进行详细的观察和分析，上行驶过程中的动态特征，这是实测的基本做法。下面简单介绍测获得的流量、密度和平均速度间获得相关结论：

实测的密度与速度基本图
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本文编号：2879567