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高速公路抛洒物影响下的交通流建模与仿真
| 论文题名： | 高速公路抛洒物影响下的交通流建模与仿真 |
| 关键词： | 高速公路;抛洒物;交通流;建模仿真;车联网预警 |
| 摘要： | 在《国家综合立体交通网规划纲要（2020-2051）》中，国务院预测未来15年我国货运将呈现出长期增长的趋势，尤其是大宗散货的运输。在此背景下，高速公路货物运输量的高态势增长，随之而来的是高速公路抛洒物事件的频发。抛洒物严重地影响了高速公路交通效率和行车安全，引起了业界和学界的重视。但抛洒物影响下的交通流数据获取难度高，因此选用计算机仿真的方法进行研究。本文通过构建元胞自动机（cellular automata，简称CA）模型，仿真探究高速公路抛洒物影响下的同向两车道交通流，在此基础上提出了车联网抛洒物预警管理策略，并通过构建模型进行仿真实验。 首先，基于搜集到高速公路抛洒物事件实例资料，阐述了抛洒物的基本概念，从材质、形态、影响程度、影响范围四个角度对高速公路抛洒物进行分类，分析高速公路抛洒物产生原因、对驾驶行为的影响以及高速公路抛洒物事件的特点，确定本文的研究对象——占据车道的截面与路段影响类抛洒物，进一步分析高速公路抛洒物对交通流运行的影响。 其次，分析NaSch与STCA模型的不足，改进模型规则，综合考虑驾驶员、车辆的异质性，引入因抛洒物占据车道而强制换道的换道规则与安全条件，区分内、外侧车道上的车辆换道规则，构建高速公路抛洒物影响下的交通流CA模型。采集高速公路车流数据设置仿真参数，通过MATLAB软件对所构建的模型进行仿真，并对高速公路抛洒物影响下的交通流CA模型进行了数值简析，分析结果表明本文所构建的高速公路抛洒物影响下的交通流CA模型可以较好的对抛洒物的出现产生相应的响应。 然后，分别设置两类抛洒物占据车道的不同场景，选取抛洒物对交通流运行效率与运行安全的影响指标，对仿真结果进行分析。分析结果表明：高速公路抛洒物会造成路段交通流运行效率与运行安全水平降低；截面影响类抛洒物会给路段的交通流运行安全带来更大的负面影响，而路段影响类抛洒物则对路段的交通流运行效率影响更显著；并且占据在内侧车道的抛洒物对交通流运行效率与安全的负面影响程度更大。 最后，引入夜间行车抛洒物事件的实际案例，仿真分析抛洒物影响下的夜间行车紧急制动发生率。提出基于车联网技术的抛洒物预警管理策略，构建模型仿真分析，仿真结果显示车联网抛洒物预警能够有效提高高速公路行车安全水平。 |
| 作者： | 邓梦然 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 宋永朝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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