城市主干道交通流额外排放建模及其仿真研究

发布时间：2017-08-24 04:32

  本文关键词：城市主干道交通流额外排放建模及其仿真研究

  更多相关文章： 跟驰模型 交通流模型 额外排放 交通排放控制 仿真研究

【摘要】：随着城市化进程的不断加快,人均汽车保有量逐年攀升,城市有限的道路资源越来越不能满足日益增长的机动车出行需求,随之而来引发一系列负面问题。交通拥堵、机动车尾气排放、空气污染已经成为困扰政府和老百姓的难题。因此,为了构建绿色高效的出行环境,实现机动车节能减排,展开关于交通流排放建模及控制方法的探讨颇具研究价值。理论建模和仿真模拟相互结合是智能交通领域行之有效的研究方法。论文在重点建立跟驰模型、交通流模型、交通流排放模型等基础上,采用数值模拟、计算机仿真方法进行实验设计,获取实验结果,绘制相关仿真图像,并展开深入研究。首先,跟驰模型方面,提出了改进的最优速度模型。改进方面包括最优速度函数的改进、模型参数标定、适用范围研究。通过仿真实验说明,改进后的最优速度模型能够很好的模拟实际道路中不受信号控制和受信号控制两种情况下交通流中车辆的跟驰行为。其次,在对跟驰理论的研究基础上,完成了交通流建模。根据计算机仿真需求,分别建立了信号灯控制函数、路段及交叉口范围内头车从车的运动模型、车辆运动模式判别规则等,较好的模拟了实际道路中交通流的运行情况。再次,通过对传统排放模型的研究及其各自适用性分析,选定了能够很好与本课题研究方向契合的,也是目前研究热点的基于比功率的排放模型。通过参数标定,建立车辆比功率值与尾气排放率映射表,将交通流中车辆的瞬时运动工况与排放率紧密联系起来,为下一步交通流排放分析垫定基础。然后,提出“额外排放”概念,并建立计算模型。重点分析了单点交叉口和相邻协调控制交叉口范围内的车辆驾驶行为及交通流行为,进而分析车辆排放机理,将“额外排放”从实际总排放中分离,从“点控”和“线控”两方面进行研究,并为制定以“额外排放”量最少为优化目标的交通控制策略做了创新性的有益尝试。最后,针对目前在国内外流行的VISSIM、PARANICS等微观交通仿真软件虽然功能强大,但是仍然难以满足个性化需求的不足之处。作者在实验室前期已经实现的微观交通流仿真实验系统基础上,针对自主交通流模型、交通流排放计算及控制模型设计了交通排放仿真平台,以期实现系统的升级改造。其中重点阐述了平台架构、相关控制逻辑及仿真计算流程。在文章的最后,对于全文的创新点进行了总结,并对尚存的不足之处及今后需继续开展完善的工作进行了展望。总之,文章围绕减少交通流“额外排放”的主题,做了较多的分析研究,但是鉴于该领域整体研究尚处于初步阶段,诸多有价值的问题值得深入研究下去。
【关键词】：跟驰模型 交通流模型 额外排放 交通排放控制 仿真研究
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.112
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题来源14
• 1.2 研究背景及意义14-15
• 1.3 研究现状及存在问题15-18
• 1.3.1 研究现状15-17
• 1.3.2 存在问题17-18
• 1.4 论文结构及技术路线18-20
• 1.5 本章小结20-22
• 第2章 车辆跟驰模型及其仿真研究22-46
• 2.1 跟驰理论22-25
• 2.1.1 跟驰理论概述22
• 2.1.2 常用的跟驰22-25
• 2.2 改进的最优速度模型25-39
• 2.2.1 最优速度模型25-26
• 2.2.2 信号灯控制下的交通流模型26-27
• 2.2.3 最优速度函数模型的改进及仿真研究27-30
• 2.2.4 最优速度模型的参数标定30-32
• 2.2.5 最优速度模型的适用范围研究分析32-39
• 2.3 实例仿真39-44
• 2.3.1 无信号控制的车辆最优速度模型跟驰系统39-42
• 2.3.2 信号控制下的车辆最优速度模型跟驰系统42-44
• 2.6 本章小结44-46
• 第3章 车辆排放模型及其仿真研究46-72
• 3.1 车辆排放模型46-50
• 3.1.1 车辆排放模型分类46-47
• 3.1.2 常用车辆排放模型及其适用性分析47-50
• 3.2 基于比功率(VSP)的车辆排放模型50-54
• 3.2.1 概念及其计算50-52
• 3.2.2 VSP尾气排放建模52-54
• 3.3 主干道交通流模型54-57
• 3.3.1 信号灯状态函数54-55
• 3.3.2 路段车辆运动模型55-56
• 3.3.3 交叉口车辆运动模型56-57
• 3.3.4 车辆运动状态判别57
• 3.4 单交叉口车辆排放模型57-64
• 3.4.1 单交叉口车辆驾驶行为分析58-59
• 3.4.2 单交叉口“额外排放”建模59-64
• 3.5 协调控制交叉口车辆排放仿真分析64-70
• 3.5.1 协调控制交叉口交通流行为64-66
• 3.5.2 城市协调控制交叉口车辆“额外排放”分析66-70
• 3.6 本章小结70-72
• 第4章 交通排放仿真平台72-78
• 4.1 平台架构72-74
• 4.2 仿真流程74-77
• 4.2.1 信号控制仿真流程74
• 4.2.2 车辆控制仿真流程74-76
• 4.2.3 平台整体仿真流程76-77
• 4.3 本章小结77-78
• 第5章 总结与展望78-82
• 5.1 论文主要工作及创新点78-79
• 5.2 研究展望79-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-89
• 附件89

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4 俞洁,杨成斌;交通流理论发展分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年02期

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7 冯蔚东,贺国光,刘豹;交通流理论评述[J];系统工程学报;1998年03期

8 袁振洲,李巍屹;加强动态交通流分配理论与方法研究的论述[J];科技导报;2000年09期

9 张鹏,刘儒勋;交通流问题的有限元分析和模拟(Ⅰ)[J];计算物理;2001年04期

10 王晓原,隽志才,贾洪飞,朴基男;交通流突变分析的变点统计方法研究[J];中国公路学报;2002年04期

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1 张鹏;戴世强;刘儒勋;;多等级交通流中的非线性波及其数值模拟[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年

2 戴世强;;交通流研究与技术科学思想[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年

3 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年

4 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集（二）[C];2005年

5 陈建阳;孙立军;杨东援;;交通流及其复杂性研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

6 于建玲;关积珍;刘静;李军;王贞君;;交通流的多重分形性质与交通拥堵关系的研究[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年

7 邝华;张国新;;城市路网四向交通流的时空斑图动力学研究[A];第七届全国青年计算物理学术会议论文集[C];2013年

8 李军;朱雪良;关积珍;;快速路交通流检测器干扰问题[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年

9 范炳全;李宝强;马春林;童道琴;;高架道路交通流的控制方法[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年

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本文编号：729212