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城市交通网络元胞自动机模型的相变研究
| 论文题名： | 城市交通网络元胞自动机模型的相变研究 |
| 关键词： | 元胞自动机;城市交通网络;交通拥堵 |
| 摘要： | 城市交通网络延伸的方向就是城市化进程的方向。在过去的二十年中,由于城市发展和人民生活水平提高等方面的迫切需要,各种不同规模的道路交通建设项目通过立案并投入施工。今天,人们在享受城市生活所带来的方便和快捷的同时,也陷入了城市化进程的魔咒中——交通拥堵。然而交通拥堵不仅造成了出行时间和能源的浪费,由此导致的大气污染以及日益严重的雾霾天气也严重的制约了城市的经济发展。因此,如何有效的“治堵”就成了解决上述问题所要找到线头。在这样巨大的现实背景下,交通流作为一门新兴的交叉学科应运而生。与此同时,在交通流研究过程中发现的一系列有趣而又复杂的现象,也引起了包括物理学家在内的众多领域的学者的重视。 本文针对城市交通拥堵的问题,采用元胞自动机方法,建立了受到包括信号灯,绕路行驶和合作意愿博弈等因素影响的城市交通网络模型,并研究了它们各自对城市交通网络系统的影响。本文的主要工作如下: (1)根据Watanabe在并行条件下提出的受信号灯影响的城市交通网络模型,建立了考虑信号灯的随机更新城市交通网络模型。数值模拟发现,随机更新对城市交通网络系统的相变临界密度影响很大,且只有通过同时调整信号灯的分布和信号变换周期才能有效的控制交通网络和解决由于随机更新引入所造成的系统临界密度变小的问题。 (2)根据Ding等人提出的随机更新城市交通网络模型,通过考虑驾驶者在发现前方拥堵时会选择绕路行驶的行为,建立了考虑绕路行驶的随机更新城市交通网络模型。通过对沿着固定方向绕路行驶和绕路行驶方向不固定的两种模型的数值模拟发现,绕路行为概率的增大有利于提高因为受到随机更新规则影响而变小的城市交通网络的临界密度。 (3)以 Perc提出的考虑策略博弈影响的BML模型为基础,建立了考虑合作意愿的BML模型。通过相图的对比发现,尽管系统临界密度整体变小的趋势依然无法得到全面遏制,但考虑合作意愿博弈的BML模型的自由流相区域的面积较大。此外,在缓解由于博弈导致的堵塞相提前发生的问题上,不断提高驾驶者在博弈中的合作意愿比单纯让更多的驾驶者选择合作更为有效。 最后,总结了全文的工作,并对今后交通流的工作进行了展望。 |
| 作者： | 盘薇 |
| 专业： | 理论物理 |
| 导师： | 薛郁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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