基于交通流元胞自动机模型的交织区通行能力研究

发布时间：2017-10-01 18:17

  本文关键词：基于交通流元胞自动机模型的交织区通行能力研究

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【摘要】：随着社会经济的快速发展和机动车的迅速增长,我国各大城市道路交通日渐拥堵。城市道路网络的交通组织与管理逐渐从粗放式向精细化转变,这一转变对交通运行管理基础参数的精细化程度提出了更高的要求。道路通行能力是交通组织与管理最基础的参数。在城市道路网络中,路段和交叉口是路网的基本构成要素。城市道路路段和交叉口的通行能力研究有较多的成果,而城市道路交织区的研究成果相对较少。城市道路交叉口距离近,路网交通量接近饱和条件下,交叉口之间的短距离交织情况严重,路段可能演变为严重的交织区。在这种情况下,交织路段通行能力按照交织区来分析和计算的结果更加符合道路交通运行的实际情况,可以为道路交通组织和管理提供更可信的通行能力参数作为交通管理方案研究和决策的支持。随着计算机技术的发展,计算机仿真技术被越来越多的应用于道路交织区交通流和通行能力的研究与分析。但由于这一研究方法目前仍处于起步阶段,其仿真结果往往与实际情况存在有较大差距。本文在对前人进行的交织区交通运行特征分析进行研究的基础上,基于微观角度,对交织区车辆的运行特征进行了分析。界定了交织区内两类车辆的不同运行特征。并发现了交织区内的强制变道车辆,在跟随前车过程中,存在减速行为这一现象。进而基于结构方程模型对这一现象的产生原因、影响因素及作用机理进行了分析与研究。之后基于结构方程模型的分析结果和实证研究中的统计数据,提出了车辆跟驰减速强度系数模型,并对模型进行了参数标定和拟合度检验。利用车辆跟驰减速强度系数模型对车辆的更新规则进行了改进,从而得到了改进后的交织区交通流元胞自动机模型。运用改进后的交织区交通流元胞自动机模型进行仿真研究,利用仿真数据对交织区通行能力折减系数模型进行了标定,从而得出交织区通行能力计算模型。同时,利用仿真数据对交织区的通行能力及其影响因素之间的相互关系进行研究。本文得出了交织区通行能力计算模型,将实验数据与本文中得到的模型计算结果相比较,取得了较好的拟合结果,证明了得出的交织区通行能力模型具有较好的拟合度。同时确定了交织区通行能力影响因素与通行能力之间的关系。本文所采用的研究方法和取得的研究结果,可为今后的交通组织及管理方案的决策提供支持,也可为将来的交织区交通流和通行能力的研究提供帮助。
【关键词】：城市道路交织区 交通流 通行能力 元胞自动机
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 交通流理论研究现状10-11
• 1.2.2 交织区通行能力研究现状11-12
• 1.2.3 交通流元胞自动机模型研究现状12-14
• 1.3 研究思路及主要内容14-17
• 1.3.1 研究思路与技术路线14-15
• 1.3.2 研究的主要内容15-17
• 第二章 道路交织区运行状态分析17-32
• 2.1 交织区的基本概念17-18
• 2.1.1 交织区的定义17
• 2.1.2 交织长度和交织宽度17-18
• 2.2 交织区的构型划分18-21
• 2.2.1 A类交织区18-19
• 2.2.2 B类交织区19
• 2.2.3 C类交织区19-20
• 2.2.4 三种交织区构型运行的特点20-21
• 2.3 传统的交织区交通运行分析方法21-27
• 2.3.1 交通流参数特性21-23
• 2.3.2 车辆运行形式23-25
• 2.3.3 HCM中的交织区通行能力计算方法25-27
• 2.4 微观的交织区车辆运行特征分析27-28
• 2.4.1 本文重点研究的交织区构型27-28
• 2.4.2 交织区内运行车辆类型28
• 2.4.3 交织车辆的运行过程28
• 2.5 类型一车辆的运行特征分析28-30
• 2.5.1 传统的非线性跟驰模型29
• 2.5.2 类型一车辆运行方式与跟驰模型的对比29-30
• 2.5.3 类型一车辆跟随过程的运行特点分析30
• 2.6 类型一车辆跟驰过程中的减速现象30-31
• 2.6.1 减速现象的定义30
• 2.6.2 影响减速现象的可能因素30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第三章 车辆跟驰过程中减速意愿的影响机理研究32-43
• 3.1 结构方程模型简介32-35
• 3.1.1 结构方程模型的基本概念32-33
• 3.1.2 结构方程模型的特性33-34
• 3.1.3 结构方程模型的分析流程34-35
• 3.2 相关理论探究35-36
• 3.2.1 路径 135
• 3.2.2 路径 235-36
• 3.3 界定测量模型36
• 3.3.1 测量模型的含义36
• 3.3.2 设计测量模型36
• 3.4 界定结构模型36-38
• 3.4.1 结构模型的含义36-37
• 3.4.2 设计结构模型37-38
• 3.5 试验与调查38-39
• 3.5.1 试验交织区总体情况38
• 3.5.2 数据采集与处理38-39
• 3.6 模型参数估计方法39
• 3.6.1 参数估计原理39
• 3.6.2 模型拟合结果及表达式39
• 3.7 模型适配度检验39-42
• 3.7.1 卡方自由度比（X~2/d_f）40
• 3.7.2 良适性适配指标（GFI）40
• 3.7.3 渐进残差均方和平方根（RMSEA）40-41
• 3.7.4 调整后适配度指数（AGFI）41
• 3.7.5 规范适配指数（NFI）41
• 3.7.6 增值适配指数（IFI）41-42
• 3.7.7 小结42
• 3.8 结果解释与讨论42
• 3.9 本章小结42-43
• 第四章 改进的交织区交通流元胞自动机模型43-55
• 4.1 元胞自动机模拟方法的原理43-46
• 4.1.1 元胞自动机的发展历史43-44
• 4.1.2 元胞自动机模型的定义及基本特征44-45
• 4.1.3 元胞自动机模型的分类及扩展45-46
• 4.2 跟驰减速强度系数模型46-51
• 4.2.1 随机慢化与跟驰减速行为之间的关系46
• 4.2.2 跟驰减速强度系数46-47
• 4.2.3 基于logistic回归分析的跟驰减速强度系数模型47-51
• 4.2.4 减速强度系数模型的拟合度检验51
• 4.3 车辆的更新规则51-53
• 4.3.1 类型一车辆的跟随规则51-52
• 4.3.2 类型一车辆的换道规则52
• 4.3.3 类型二车辆的跟随规则52
• 4.3.4 类型二车辆的换道规则52-53
• 4.4 改进后的交通流元胞自动机模型53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 道路交织区交通流仿真与通行能力分析55-63
• 5.1 交织区通行能力计算方法55-56
• 5.1.1 交织区通行能力计算模型55-56
• 5.1.2 交织区通行能力折减系数模型的标定方法56
• 5.1.3 进行仿真实验的方法56
• 5.2 交织区通行能力折减系数模型标定56-58
• 5.2.1 标定结果56-57
• 5.2.2 拟合效果57-58
• 5.3 交织区通行能力的影响因素分析58-63
• 5.3.1 VR与WR的取值范围58
• 5.3.2 通行能力与VR、WR的关系58-60
• 5.3.3 通行能力与link、x之间的关系60-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63
• 6.2 研究展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 在校期间发表的论文69

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本文编号：954929