面向K型交叉口的元胞自动机模型研究

发布时间：2020-06-10 04:18

【摘要】：元胞自动机理论作为一种经典理论在交通领域被广泛应用。运用该理论建立的仿真模型在交通领域中属于中观仿真工具,仿真的精准度和复杂性介于宏观仿真与微观仿真之间,适用于对城市交通的研究。目前,该理论在十字型交叉口和T型交叉口的运用研究较为成熟,且取得很多成果。但运用该理论在K型交叉口领域的研究尚需完善。本文主要利用该理论建立K型交叉口元胞自动机模型,并运用建立的模型对K型交叉口进行数值模拟与分析。首先,对元胞自动机的相关理论进行了分析总结。分析总结了元胞自动机在不同领域的定义、构成和特征。对经典的元胞自动机模型进行了分析总结。并对目前已建立的十字型交叉口元胞自动机模型和T型交叉口元胞自动机模型进行分析总结。然后,对K型交叉口的特征进行了分析总结。分析总结了K型交叉口的几何特性、运行特性和行驶车速与交叉角度的关系。对K型交叉口内交通流线、冲突点进行了分析总结。建立了K型交叉口元胞自动机模型。以经典元胞自动机理论为理论基础,结合K型交叉口交通特性,利用计算机平台,建立了K型交叉口元胞自动机模型。将该模型的建立分为了四部分:第一部分,建立进入交叉口前路段上车辆的运行规则,建立了以经典的NS模型为基础模型的车辆运动模型;第二部分,建立停车线前面对信号灯时车辆运行规则,主要是车辆面对信号灯是红灯还是绿灯而建立不同的运行规则;第三部分,建立交叉口内部车辆运行规则,主要将进入交叉口内的车辆分为直行和转弯车辆,直行车辆以经典NS模型为基础模型建立运行规则,转弯车辆则根据交叉口夹角不同而建立不同运行速度的规则;第四部分,建立驶出交叉口后路段车辆运行规则,建立了以经典的NS模型为基础模型的车辆运动模型。经过以上四部分,建立了K型交叉口元胞自动机模型。进行了K型交叉口的数值模拟与分析。将K型交叉口的夹角分为大于45°和小于45°两种情况,利用建立的K型交叉口元胞自动机模型,在这两种情况下分别对交叉口的平均延误和流量进行了模拟,对模拟结果分别进行了分析,还对两种情况下不同结果进行了对比与分析,得出了相关结论。本文以经典元胞自动机理论为理论基础,结合K型交叉口交通特性,利用计算机平台,建立了K型交叉口元胞自动机模型,并对K型交叉口进行了数值模拟与分析,得出了相关结论。该模型的建立完善了元胞自动机理论在交叉口领域的应用,得到的相关结论可为实际K型交叉口的交通管制提供参考,也为后续的相关研究奠定了基础。
【图文】：

面向K型交叉口的元胞自动机模型研究

研究路线

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图 2-1 元胞自动机构成示意图[33]元胞有自己本身的状态，，主要根据研究内容而改变，是元胞自动机的最基本组成元素。它可以存在于一维、二维，甚至是多维的欧几里得空间格网上。元胞空间就是元胞所在的所有网格点组成的区域。目前，最为常见的元胞空间为二维空间，它有三种形状而形成的网格，如图 2-2 所示。(a)三角形网格 (b)四方形网格 (c)六边形网格图 2-2 元胞空间的三种常见划分方式[33]
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.23

【参考文献】