道路交通流仿真模型构建及其应用研究

发布时间：2016-08-09 17:02

  本文关键词：道路交通流仿真模型构建及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京工业大学》 2014年

道路交通流仿真模型构建及其应用研究

杨柳青  

【摘要】：交通仿真最早起源于20世纪50年代的交通流理论研究，属于系统仿真和交通科学相结合的交叉学科。经过半个多世纪的发展，交通仿真已经成为交通管理领域的一个重要分支。推动交通仿真建模发展的5个因素包括：交通流理论、计算机软件技术、计算机硬件技术、信息技术设施和交通管理需求等。当前，这些因素都在飞速发展。尤其是近几年来，信息技术迅猛发展，使得更为复杂的交通流仿真建模成为可能；交通管理规划决策对交通流仿真的仿真粒度、效率和可扩展性等也提出了更高的要求。因此，充分利用系统仿真技术和计算机处理技术的进步，构建自主可控的道路交通流仿真模型，支持当前交通发展中面临的各种问题的分析，具有重要的现实意义和理论研究价值。 论文从路段、静态路网和动态路网等三个层次入手，充分利用了蒙特卡罗仿真和离散事件仿真等系统仿真技术，开展了道路交通流仿真建模研究。本文的主要研究工作包括：考虑车辆行为差异化的路段交通流仿真建模与系统实现研究；基于复杂网络的静态路网仿真建模与系统实现研究；基于O-D估计的动态路网交通流仿真建模及系统实现研究。三个层次的仿真模型共同组成了统一的道路交通流仿真模型。在道路交通流仿真模型构建的基础上，本文进一步以路段交通污染排放和路段拥堵治理策略分析为例，开展了仿真模型的应用研究。 在路段交通流仿真建模中，本文基于蒙特卡罗仿真方法，提出了一个能够考虑车辆行为差异化的微观交通流仿真模型。道路上的交通流特性通过统计道路上行驶的车辆特性而得到。而车辆的仿真特性通过一组变量表示。表示车辆特征的变量在仿真过程中以马尔科夫过程进行变化。仿真系统通过离散时间机制进行推进。仿真系统通过引入随机变量，实现车辆行为的差异化模拟，并且能够方便地进行仿真模型扩展，使之能够在具体交通问题分析中得到应用。 在静态路网交通流仿真模型构建中，本文通过将路段阻抗引入复杂网络理论，实现了能够同时考虑路段交通流量和路网拓扑结构的静态路网交通流仿真模型。交通路网测量研究结果表明，目前的交通路网呈现出明显的复杂网络结构。已有的研究工作主要关注路网拓扑结构特性研究，缺乏对交通流量与路网拓扑之间的联系的关注。本文提出了将路段交通阻抗概念引入交通网络拓扑模型的仿真模型构建方法，，从而实现交通流量对路网拓扑结构的影响的模拟。路段交通阻抗是车辆通过路段的时间延迟，与路段的设计特性和其上运行的交通流量密切相关。路段对应于复杂网络中的边，相应地路段阻抗可以看做是边的权重。交通流量的变化，将会影响路段阻抗的变化，进而影响路网中边的权重，最终影响路网拓扑结构的变化。在构建路网仿真模型的基础上，还进一步提出了基于虚拟测试车辆路网遍历时间的路网拥堵仿真评估方法，并实现了仿真系统。 在动态路网交通流仿真模型构建中，本文在静态路网交通流仿真模型构建的基础上，进一步构建了能够考虑交通出行需求的路网交通流动态仿真模型。该仿真模型通过将交通需求估计重力模型引入仿真系统，并结合最短阻抗路径选择方法，实现了交通出行需求到交通网络流量的映射。论文最后还基于离散事件仿真的方法实现了仿真系统，相对于已有的路网交通流仿真系统，论文提出的路网交通流仿真系统能模拟从社会经济因素到路网交通流量演进的全部动态过程。 在仿真模型应用研究中，本文选择了目前交通管理领域最受关注的交通污染排放和交通拥堵控制两个方面开展了仿真模型应用研究。通过将车辆排放因子引入车辆模型，本文构建了路段污染排放仿真模型。路网交通污染排放可以由路段排放结果叠加得到。潮汐路段、交通拥堵收费等交通管理措施本质上都可以看作是基于路网拓扑结构控制的交通管理措施。基于路网拓扑结构控制的交通管理措施的顺利实施，需要准确地了解路网拓扑结构与其交通承载能力之间的复杂关系。论文利用路网交通流仿真模型，从交通路网拓扑结构的可达性和畅通性两个方面对路网拓扑结构与其交通承载力之间的关系进行了系统的研究，为基于路网拓扑结构控制的交通拥堵管理措施的制定和决策分析提供了支持。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U491.112;TP391.9
【目录】：

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1 杭燚;王晓锋;杨国来;陈运生;;基于MultiGen Creator/Vega的虚拟现实仿真系统[J];弹箭与制导学报;2007年01期

2 荣建,向怀坤,冯天科;基于GIS的城市快速路交通仿真模型研究[J];公路交通科技;2004年02期

3 惠伟;王红;;复杂网络在城市公交网络中的实证分析[J];计算机技术与发展;2008年11期

4 薛郁,董力耘,袁以武,戴世强;考虑车辆相对运动速度的交通流演化过程的数值模拟[J];物理学报;2002年03期

5 雷丽,薛郁,戴世强;交通流的一维元胞自动机敏感驾驶模型[J];物理学报;2003年09期

6 葛红霞,祝会兵,戴世强;智能交通系统的元胞自动机交通流模型[J];物理学报;2005年10期

7 李树彬;吴建军;高自友;林勇;傅白白;;基于复杂网络的交通拥堵与传播动力学分析[J];物理学报;2011年05期

8 刘经宇;方彦军;;蚁群算法在城市交通路径选择中的应用[J];西南交通大学学报;2009年06期

9 杨克俭,刘舒燕,陈定方;虚拟现实与城市规划[J];系统仿真学报;2000年03期

10 陈晓波,熊光楞,柴旭东;基于分布式仿真模型对象的分布式协同建模技术研究[J];系统仿真学报;2002年05期

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 刘刚;并行离散事件仿真可视化组件建模技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 赵泽斌;道路拥挤定价收入再分配建模与仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 吴建军;城市交通网络拓扑结构复杂性研究[D];北京交通大学;2008年

4 宋海良;集装箱港区作业系统交互式仿真与方案优化研究[D];天津大学;2009年

5 崔建明;道路交通仿真系统研究与实现[D];西南交通大学;2009年

6 孙中悦;车辆路径问题的仿真优化方法研究[D];北京交通大学;2012年

7 朱明皓;城市交通拥堵的社会经济影响分析[D];北京交通大学;2013年

【共引文献】

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1 谭沧海;马新民;;摩托化行军模拟分析与设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期

2 李启朗;盛守奇;;随机减速概率对车间距的统计分布影响[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年04期

3 毕索阳;刘永红;蔡铭;谢敏;;佛山禅城区机动车尾气排放特征及分布[J];安全与环境学报;2010年03期

4 林秀丽;;中国机动车污染物排放系数研究[J];环境科学与管理;2009年06期

5 林秀丽;;中国机动车污染物排放因子及其修正方法研究[J];环境科学与管理;2009年09期

6 樊守彬;;北京机动车尾气排放特征研究[J];环境科学与管理;2011年04期

7 孙刚,程荫杭;移频信号抗干扰检测算法研究[J];北方交通大学学报;2000年05期

8 毛保华,杨肇夏,陈海波;道路交通仿真技术与系统研究[J];北方交通大学学报;2002年05期

9 杨方,于雷;利用小样本调查数据调整北京市车里程累积率[J];北方交通大学学报;2004年02期

10 孙宇星,陈德望,吴建平;北京市快速环路速度-密度模型研究[J];北京交通大学学报;2004年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨剑;陈曾平;刘万全;;基于多DSP的雷达成像处理平台设计[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

2 方绍强;马清柱;石磊;李勇军;胥杰;;基于ARENA的飞行保障过程仿真与优化研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

3 胡家宝;姚宁波;张玉民;;基于网络道路交通流仿真平台的研究与设计[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集（一）[C];2007年

4 陈军华;赵凛;张星臣;;基于元胞自动机理论的交通流模拟研究进展[A];第10届计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2005年

5 邢闽;穆闽;赵建崇;;基于3DGIS技术的国土管理系统的研究[A];华东地区第十次测绘学术交流大会论文集[C];2007年

6 张光伟;羌鑫林;;基于影像的海岸线建库成果管理探索[A];江苏省测绘学会2008年度学术年会论文集[C];2008年

7 吴正伟;吉文来;陈伟佳;卢扣;;基于蚁群算法的城市紧急救援最佳路径选择[A];地理信息与物联网论坛暨江苏省测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年

8 钟东宁;陈森发;;道路交通系统之复杂多尺度建模[A];江苏省系统工程学会第十一届学术年会论文集[C];2009年

9 孔宪娟;高自友;;基于双倍视距的交通信号控制的元胞自动机模型[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（上册）[C];2005年

10 袁心平;唐秋华;;基于非沉浸式虚拟现实技术的设计方法探析[A];12省区市机械工程学会2006年学术年会湖北省论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王春;基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年

2 徐红利;基于有限理性的城市交通系统均衡与拥挤收费策略研究[D];南京大学;2011年

3 谢东繁;基于微观模型的城市道路交通流若干典型问题研究[D];北京交通大学;2011年

4 郝艳召;中观层次路网机动车排放动态量化评价研究[D];北京交通大学;2010年

5 田徵;辽宁省能源消耗及碳排放规律研究[D];中南林业科技大学;2010年

6 黄豪彩;深海气密采水系统设计及其海试[D];浙江大学;2010年

7 焦鹏;导弹制导仿真系统VV&A理论和方法研究[D];国防科学技术大学;2010年

8 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年

9 王伟;铁路网抗毁性分析与研究[D];北京交通大学;2011年

10 董春娇;多状态下城市快速路网交通流短时预测理论与方法研究[D];北京交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 朱久平;基于元胞自动机模型的可变信息标志（VMS）对交通流特性影响研究[D];北京交通大学;2011年

2 张芳菲;基于元胞自动机的房产泡沫破裂模型[D];北京交通大学;2011年

3 杨秋晨;基于元胞自动机的城市主干道路口交通的研究[D];郑州大学;2011年

4 曹珊;城市道路车辆换道模型及换道影响研究[D];华中科技大学;2009年

5 沈逢春;基于广义元胞自动机的混合交通流建模研究[D];浙江大学;2012年

6 吴可非;元胞自动机混合交通流模型的研究[D];广西师范大学;2006年

7 杨丽群;考虑停车行为的交通流元胞自动机模型的研究与应用[D];合肥工业大学;2007年

8 王正;一类非线性交通流模型研究[D];北京大学;2007年

9 李红亮;混合交通流的元胞自动机模型的研究[D];广西师范大学;2007年

10 滕亚帆;信号灯控制入匝道系统的建模与模拟[D];北京交通大学;2008年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 毛保华,杨肇夏,陈海波;道路交通仿真技术与系统研究[J];北方交通大学学报;2002年05期

2 孔宪娟;高自友;李克平;;考虑近邻和次近邻车辆影响的单车道元胞自动机模型[J];北京交通大学学报;2006年06期

3 刘慧;郭怀成;郁亚娟;王真;刘涛;;基于出行的城市客运交通环境系统优化研究[J];北京大学学报(自然科学版);2010年01期

4 荣建,马建明,任福田,刘小明;利用交通仿真模型求解通行能力[J];北京工业大学学报;2001年01期

5 刘运通,胡江碧;模糊评判的数学模型及其参数估计[J];北京工业大学学报;2001年01期

6 黄海军;欧阳恋群;刘天亮;;交通网络中用户均衡行为的效率损失上界[J];北京航空航天大学学报;2006年10期

7 付蓬勃;吕永波;林琳;王永明;;高速公路意外事件所致堵塞的消散策略研究[J];北京理工大学学报;2010年09期

8 乔立山,王玉兰,曾锦光;实验数据处理中曲线拟合方法探讨[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年01期

9 王旭东;郭晓雯;;规范和加强财政专项资金管理探析[J];中国城市经济;2007年01期

10 郭永庆;谭雪梅;;拥挤收费、边际成本定价与福利[J];财经问题研究;2007年02期

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 本报记者 崔纪敏;[N];科技日报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张颖星;面向复杂系统应用的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 孙晋文;基于Agent的智能交通控制策略与可视化动态仿真研究[D];中国农业大学;2001年

3 陈春妹;路网容量研究[D];北京工业大学;2002年

4 冯润明;基于高层体系结构（HLA）的系统建模与仿真研究[D];国防科学技术大学;2002年

5 谢秉磊;随机车辆路径问题研究[D];西南交通大学;2003年

6 韩晓龙;集装箱港口装卸作业资源配置研究[D];上海海事大学;2005年

7 黄文奎;毫米波汽车防撞雷达的设计与实现[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2006年

8 许良;基于可靠性分析的城市道路交通网络设计问题研究[D];北京交通大学;2006年

9 王文旭;复杂网络的演化动力学及网络上的动力学过程研究[D];中国科学技术大学;2007年

10 张卫华;工程级与交战级联合建模与仿真关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年

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1 高建强,祁在山,马良玉,王兵树;循环流化床锅炉燃烧系统的模块化仿真模型[J];华北电力大学学报;2002年01期

2 陈斌文,徐德民,王戈;元件静态仿真模型的设计与实现[J];西北工业大学学报;2003年05期

3 李云峰;数字仿真模型的校核、验证和确认[J];中南大学学报(自然科学版);2004年02期

4 周东祥;李群;王维平;;可组合仿真模型的语义形式描述及组合判定方法[J];国防科技大学学报;2008年01期

5 刘新爱;胡晓;王素平;高荣华;吉方方;;基于置信区间理论的仿真模型检验方法研究[J];战术导弹技术;2010年06期

6 刘德祥;;舰对舰导弹射击精确度仿真模型的检验问题[J];航天控制;1985年02期

7 段天英;热交换器仿真模型的修正[J];中国原子能科学研究院年报;2000年00期

8 李新国,曾颖超,陈红英;弹道重构与仿真模型验证[J];战术导弹技术;2002年03期

9 谢光前,邹斌;电力拍卖市场的智能代理仿真模型[J];江南大学学报;2004年02期

10 胡正东;黄继军;丁洪波;张士峰;;舰艇冲淡干扰的作战仿真模型[J];火力与指挥控制;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 白培瑞;曹茂永;;超声弹性成像技术中一种新的组织压缩仿真模型[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

2 王景会;张明清;叶丽君;桑海;;仿真模型有效性研究[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

3 孙乐;王精业;石少勇;黄俊卿;;仿真模型和研究对象的相似理论研究[A];第十届中国科协年会论文集（一）[C];2008年

4 杨士准;谢政;陈挚;熊李军;;随机网络仿真模型的研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

5 闵飞炎;杨明;;基于知识的仿真模型的验证方法[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

6 夏旻;阎晋屯;刘磊;;装备保障仿真模型框架及仿真平台研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

7 贾连兴;翟成功;刘德祥;;仿真模型校核、验证和确认之浅见[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

8 张伟;马亚龙;徐豪华;;仿真模型中数据的可信度[A];第十届中国科协年会论文集（一）[C];2008年

9 冯珊;乐科;;仿真模型体系与决策支持系统[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年

10 雷永林;赵新;李群;王维平;;支持异构集成的仿真模型重用方法研究[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 张山;[N];国际商报;2006年

2 本报记者 袁筱 记者 刘鲁;[N];成都日报;2005年

3 本报记者 杨艳;[N];哈尔滨日报;2005年

4 安徽大学数学与计算科学学院教授 陈华友;[N];中国教育报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 雷永林;仿真模型重用理论、方法与异构集成技术研究[D];国防科学技术大学;2006年

2 康晓予;仿真模型重用与组合关键技术研究[D];大连理工大学;2012年

3 陈超;语境驱动的仿真模型可组合性测试方法研究[D];国防科学技术大学;2007年

4 杨柳青;道路交通流仿真模型构建及其应用研究[D];北京工业大学;2014年

5 苏年乐;仿真模型可移植性规范的多核并行化研究[D];国防科学技术大学;2010年

6 周东祥;多层次仿真模型组合理论与集成方法研究[D];国防科学技术大学;2007年

7 丁建完;陈述式仿真模型相容性分析与约简方法研究[D];华中科技大学;2006年

8 柳小波;散体流动时空演化仿真模型的研究与应用[D];东北大学;2009年

9 杨志刚;肉仔鸡氨基酸营养需要仿真模型的研究[D];中国农业科学院;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张元;公共决策电子仿真模型研究[D];电子科技大学;2009年

2 徐风;地区农林牧复合生态系统仿真模型的研究[D];南京林业大学;2008年

3 迟苍有;车削加工仿真模型的研究[D];延边大学;2007年

4 李竹筠;回转器—电容磁件仿真模型的初步研究与应用[D];南京航空航天大学;2007年

5 顾彤;基于规划论和有色Petri网的应急调度与仿真模型研究[D];南京理工大学;2013年

6 王浩;立交枢纽的微观仿真模型和系统的研究[D];天津大学;2004年

7 王大伟;轮胎复合滑移离散仿真模型建模[D];吉林大学;2014年

8 赵荣华;城市轨道交通地面电阻制动系统的仿真模型设计与研究[D];北京交通大学;2007年

9 樊佳;冷链物流救援仿真模型研究[D];大连理工大学;2012年

10 李媛媛;公交出行交通仿真模型及关键技术研究[D];山东大学;2011年

  本文关键词：道路交通流仿真模型构建及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

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