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基于元胞自动机的三相交通流建模与匝道控制研究
| 论文题名： | 基于元胞自动机的三相交通流建模与匝道控制研究 |
| 关键词： | 交通流;元胞自动机模型;匝道控制;车辆作用时距 |
| 摘要： | 交通运输业的快速发展，促进了经济的繁荣，提高了人民的生活水平。但是也带来了一系列的社会问题，主要有严重的环境污染、频繁的交通事故和大面积的交通拥堵三个方面。虽然各个国家都在积极的采取措施解决这些问题。但是多年来国内外的实践经验表明，仅仅依靠增加交通基础设施、限制车辆的出行数量并不能有效解决现有的各种交通问题。这就需要利用系统科学的原理对整个交通系统进行分析，找出各种交通现象发生的本质原因和他们之间相互转化的内部机理，才能有针对性的去解决各种交通问题。本文通过建立更加符合实际驾驶操作行为的三相交通流元胞自动机模型，并将其运用到主线入口流率和匝道入口流率都固定的单入口匝道系统当中，找到最佳的匝道入口流量控制方法。本文的研究内容具体包含以下两部分： (1)基于车辆作用时距的交通流元胞自动机建模研究 对现有的三相交通流元胞自动机模型进行认真的分析总结发现，这些模型在考虑车辆的随机减速慢化过程时与实际驾驶操作行为存在着较大的差异。本文以 MVDE模型的更新规则为基础，按照车辆的行驶速度对车辆之间的作用距离进行重新定义，并且在确定随机减速慢化时引入了前后相邻两辆车的速度大小关系对于相邻后车发生减速幅度和减速可能性大小的影响，修改了 MVDE模型中的更新规则，建立了新的元胞自动机模型（S-MVDE）。然后对S-MVDE模型在周期边界条件下均匀无交通瓶颈结构的道路上模拟仿真统计出了密度——流量关系和密度——速度关系，并结合时空演化图对不同密度范围下道路上的交通流状态进行分析。接着按照交通流状态处于同歩流时所具有的特征对 S-MVDE模型进行验证，最后又在开口边界条件下有孤立入口匝道形成交通瓶颈结构的道路上仿真模拟其在交通瓶颈处的拥堵模式，并结合Kerner等人在实际道路上的交通流中观察到的交通拥堵模式进行比较验证。 （2）基于统计学的单入口匝道控制研究 本文在分析研究了现有的四种主要的单入口匝道控制方法（定时控制、需求—容量差额控制、可接受间隙控制和ALINEA匝道控制）的基础上，基于统计学的理论提出了一种新的单入口匝道控制方法，并且以主路入口流率为0.1、匝道入口流率为0.6的开边界道路结构为例，运用新提出的单入口匝道控制方法进行控制研究，在分析比较的基础上得到了最佳的控制周期，最后对控制前后的仿真模拟结果进行比较分析，证明了新方法的可行性和实用性。 |
| 作者： | 杨旭刚 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 钱勇生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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