基于三相交通流理论的元胞自动机模型研究

发布时间：2020-04-29 03:16

【摘要】：在早期对交通流理论的研究中,大多数模型都是基于基本图法体系所建立的。根据建模方法的不同,主要可以将基于基本图法的交通模型分为:宏观模型、中观模型和微观模型三类。这些模型成功模拟出了实际交通中的一些现象,例如交通波的传递、车辆的启停现象等等。但是,随着研究的深入,发现一些实测得到的交通参数数据和交通流状态与传统的基本图法出现了出入和矛盾。当道路密度较大时,流量密度数据是分布在二位区域内的,而不是一一对应的关系。在传统的基本图方法中,流量为平均速度与密度的乘积,通过这种函数关系得到的流量密度曲线为流量密度基本图。因此,传统的基本图法已经不能解释交通流在车辆运行时产生的一些情况。为了能够更好地模拟交通流运行时的状况,考虑到基本图方法的局限性,Kerner提出了三相交通流理论。针对该理论本文着重分析了三相交通流理论中的相变及相变形成的原因,并利用实测数据重新还原了对该理论中的三个相及对应的相变,揭示了交通瓶颈是引起交通崩溃的微观特征。在实际交通中,发现前车引起的速度干扰可以在瓶颈上游进行传播。然而,交通崩溃并不是只发生在瓶颈处,它也会由于速度下降产生干扰而发生。为了能够进一步分析瓶颈处产生的速度扰动对交通流的影响,本文通过对驾驶员行为倾向的分析,在原有的KKW模型基础上提出了改进的元胞自动机模型,新模型考虑了经典模型中的速度适应步长用以反映车辆之间的相互影响和作用。在车速自适应过程中根据车辆之间的距离,通过对车辆的最大速度和加速度进行细化,以反映不同驾驶习惯的驾驶员在不同的车辆距离下的响应,同时利用MATLAB软件对模型进行了模拟仿真。
【图文】：

研究思路,硕士学位论文,吉林大学

研究思路

基本关系

2.1.1 交通实测交通流理论主要是通过对车辆和行人特性的研究，通过数学或者物理的方法对车辆和行人运行时的一般特性建立模型。因此，如何观测到有效的实际数据成为了研究交通流理论的重中之重。建立的交通流模型通常要与真实交通流数据对比，验证其模型的合理性。其中，非平衡相变和各种非线性现象都是通过实际观测得到的，这为以后研究交通流理论建模时打下了坚实的基础[33]。当前，航拍是实际观测交通流最佳的方式，利用飞行器俯视对整条道路的覆盖，可以观测到任意车辆的行驶轨迹，，并得到了车辆运行的宏观性质[34]。当然，航拍由于成本较高，通常情况下并不采用这种方法。实际中，利用视频检测器和预埋在地下的线圈对车辆运行参数是现在较为普通的方法。这种方法实施起来简单易行，设备成本不高，已经成为对交通流实际测量的主要手段[35]。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.112

【参考文献】