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原文传递基于精细元胞自动机模型的混合自行车交通流微观建模与仿真研究

论文题名：	基于精细元胞自动机模型的混合自行车交通流微观建模与仿真研究
关键词：	混合自行车流;交通特征;通行效率;元胞自动机模型
摘要：	近年来，共享单车的普及和电动自行车性能的完善推动了非机动车的出行热潮，以电动自行车和普通自行车为主体的非机动车组成架构已基本形成，二者较大的驾驶行为差异导致非机动车流交通特征相比于机动车流更加复杂，且基于我国“停车难”的现状，非机动车道路内停车部署作为缓解停车压力的必要措施，不可避免地会增加道路混杂程度，降低非机动车道运行安全及通行效率。因此，有必要着眼于城市道路非机动车流的复杂特性，探究有无路内停车场景中的混合交通流特征，并提出合理可行的非机动车道交通管控策略。研究以有隔离带的非机动车道为基础场景，形成主要工作总结如下：　　围绕无路内停车路段，首先选取镇江市4条典型的非机动车道开展实测调研，应用PeTrack软件逐帧提取混合自行车流行驶轨迹，计算自行车流基本运行参数，获得交通流宏观三参数之间的关系。其次针对现有混合自行车流元胞自动机模型主观定义时空参数，粗略划分虚拟车道导致仿真精度偏差的问题，构建了精细元胞自动机模型。基于NaSch模型的更新规则，考虑二维空间内异质自行车间的错位冲突及动态换道行为特征，细化了模型网格密度及时间步长，揭示了模型离散取值对微观仿真的影响机理。最后基于一维及二维仿真场景提出不同参数组合下非机动车道路权划分建议。结果表明：仿真流量与纵向网格密度呈正相关，与横向网格密度呈负相关，而全局网格密度的影响反映了横向与纵向网格密度的复合效应。不同道路占有率下，时间步长对仿真流量影响显著。当全局网格密度为5且时间步长为0.5s时，模拟结果与正东路实测的交通流量平均绝对百分比误差为14.84%，此时拟合效果最优。自行车适度换道可以提高道路通行能力，但换道过于频繁则会导致交通拥堵。非机动车道路权划分需根据实际路况及电动车比例合理规划，同质自行车流集中分布以及合理的非机动车道快慢分行策略能够显著缓解交通压力，提高混合自行车流通行效率。　　围绕有路内停车路段，首先选取镇江市2条非机动车道开展观测调查，其次基于该场景下交通参与者的行驶行为特性，搭建引入路内停车场景的精细元胞自动机模型，对停车机动持续时间、停车带长度以及停车位置分布对非机动车流交通效率的影响进行评估。最后基于研究结论提出改善路内停车路段混合自行车流通行效率的管控措施。结果表明：在剩余车道宽度允许自行车通行场景下的停车机动持续时间对混合自行车流的阻塞作用显著小于不允许自行车通行场景；路内停车带长度增加会降低道路自行车流行驶速度；机动车随机停放场景下的自行车行驶延误相较顺序停放的延误更大；通过预留足够的自行车行驶空间、严格规范路内停车行为、合理诱导车辆集中驶停以及实时动态供应停车泊位可有效降低路内停车对混合自行车流的负面影响。　　本研究丰富了非机动车领域微观仿真建模体系，同时也为非机动车交通流管控策略的制定提供了理论依据，结果有助于提升城市非机动车流通行效率，保障非机动车流交通安全。
作者：	孙菲阳
专业：	交通运输工程
导师：	曹淑超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2022