基于元胞自动机的小汽车—卡车异质交通流特性研究

发布时间：2017-07-01 14:14

  本文关键词：基于元胞自动机的小汽车—卡车异质交通流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国内汽车保有量的逐年增长,道路交通中车辆异质性的程度明显增大。普遍存在的车辆异质混行现象使得路网的使用效率较低、道路通行能力下降。由于不同类型车辆的车身尺寸、动力性能等存在差异,使得车辆在行驶过程中对周边车辆产生的干扰程度也大不相同。交通流异质性对于道路交通的影响不容小觑。论文以研究小汽车-卡车异质交通流特性为目的,将元胞自动机应用到交通领域,建立了单车道环境、坡道环境和双车道环境下小汽车卡车混合行驶的异质交通流元胞自动机模型。之后应用Matlab软件对模型分别进行了仿真实现,通过数值分析对三种交通环境下的小汽车-卡车异质交通流特性进行了深入和系统的研究。其中,单车道小汽车-卡车异质交通流模型是在NaSch模型基础上添加了Gipps安全距离规则,细化了元胞单位长度,充分考虑了小汽车卡车的车身长度、最大行驶速度、加减速性能等差异,并且使用了NGSIM数据对模型中的相关参数进行了取值。坡道模型则在单车道模型规则的基础上,考虑坡道对小汽车卡车驾驶行为的影响,对单车道模型进行改进而成。而双车道交通流模型是将单车道拓宽成双车道,添加了全新的换道机制。通过之后的计算机仿真分析得到如下结论：单车道环境下,小汽车卡车跟随组合仅在一定密度范围内(23veh/km≤p≤ 36 veh/km)对基本图构成影响,通过提高小汽车跟随小汽车组合比例可以增大通行能力；坡道环境下,坡道对交通拥堵状况影响显著,即便是仅有40m长的坡道,也会加重加大了近10%的拥堵；双车道环境下,随着双车道系统中卡车比例的逐渐增大,系统流量逐渐减小,平均车速降低,关键密度减小,系统的不稳定区域也相应减小。
【关键词】：元胞自动机 异质交通流 车辆跟随组合 安全距离 随机慢化概率
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 交通流理论概述11-12
• 1.2.2 元胞自动机概述12-13
• 1.2.3 元胞自动机交通流模型概述13-14
• 1.2.4 小汽车-卡车异质交通流研究现状14-15
• 1.3 研究目标和内容15-16
• 1.3.1 研究目标15-16
• 1.3.2 研究内容16
• 1.4 拟解决关键问题和技术路线16-17
• 1.4.1 拟解决关键问题16-17
• 1.4.2 技术路线17
• 1.5 本文结构17-19
• 第2章 元胞自动机基本原理19-29
• 2.1 元胞自动机模型19-23
• 2.2 元胞自动机交通流模型23-29
• 第3章 单车道小汽车-卡车异质交通流特性研究29-46
• 3.1 引言29
• 3.2 单车道小汽车-卡车异质交通流模型建立29-33
• 3.3 模型参数取值与设置33-36
• 3.3.1 模型标定34-35
• 3.3.2 仿真设置35-36
• 3.4 基本图分析36-39
• 3.4.1 小汽车卡车跟随组合比例对于基本图的影响36-38
• 3.4.2 随机慢化概率对于基本图的影响38-39
• 3.5 拥堵状况分析39-44
• 3.5.1 卡车对于交通拥堵的影响39-42
• 3.5.2 小汽车卡车跟随组合比例对于拥堵的影响42-43
• 3.5.3 随机慢化概率对于拥堵的影响43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 坡道小汽车-卡车异质交通流特性分析46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 坡道小汽车-卡车异质交通流模型建立46-48
• 4.3 模型设置48-49
• 4.3.1 数据介绍48-49
• 4.3.2 仿真设置49
• 4.4 基本图分析49-54
• 4.4.1 小汽车卡车跟随组合对于基本图的影响49-52
• 4.4.2 坡道对于交通流特性的影响52-54
• 4.5 拥堵状况分析54-57
• 4.5.1 坡道对拥堵状况的影响54-55
• 4.5.2 卡车对拥堵状况的影响55-56
• 4.5.3 拥堵比例描述56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 第5章 双车道小汽车-卡车异质交通流特性分析59-68
• 5.1 引言59
• 5.2 模型59-61
• 5.3 仿真设置61-62
• 5.4 数值分析62-66
• 5.4.1 卡车对于基本图的影响62-63
• 5.4.2 卡车对于拥堵状况的影响63-65
• 5.4.3 换道频率分析65-66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果77

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