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基于智能体的非信控环形交叉口机动车交通仿真模型
| 论文题名： | 基于智能体的非信控环形交叉口机动车交通仿真模型 |
| 关键词： | 机动车;非信号控制环形交叉口;换道模型;交通仿真;智能体 |
| 摘要： | 环形交叉口具有交通自组织能力，能够降低车辆冲突严重程度，提高行车安全性。随着机动车保有量的增加，城市交通流量迅速增加，非信控环形交叉口的缺点逐渐显露。目前我国采取的优化方式是对非信控环形交叉口进行改建或者加以信号控制管理，以此来解决环形交叉口的拥堵与瓶颈问题。在这种情况下，对实际环形交叉口的实测研究和准确的仿真模型对优化非信控环形交叉口的研究方案有重要的参考价值。而随着计算机技术的发展，智能体技术逐渐应用在交通领域，智能体系统能够比较准确的模拟现实中智慧群体的运行状况，智能体系统在城市交通建模与仿真中的应用已取得了一定的进展。因此，本文拟对非信控环形交叉口进行引入智能体技术的微观交通仿真建模，主要研究工作和结论有以下几点： (1) 非信号控制环形交叉口数据采集。使用无人机拍摄交叉口车辆运行视频，包括车辆入环、绕环、出环的全过程。利用轨迹提取软件和视频处理软件提取所录制视频中的车辆信息数据，通过实测江苏省南京市奔马路环形交叉口的交通量、车速、车头时距数据进行分析，发现其环形车流车头时距可以用移位负指数进行拟合；进口道车辆的到达服从负二项分布；环形交叉口设计起到降低车速的效果。 (2) 从视频中提取环形交叉口入口处的间隙接受行为数据。根据接受间隙值和拒绝间隙值，使用Raff方法和最大似然法求解临界间隙，结果显示奔马路环形交叉口的临界间隙低于美国公路通行能力手册给出的临界间隙的建议值。 (3) 基于智能体的非信控环形交叉口仿真模型构建。定义仿真模型中的交通场景模块、车辆智能体模块、信息存储模块，描述不同模块在仿真中的作用和车辆智能体内部6个模块的功能，对车辆智能体的动态过程进行分析，并根据车辆智能体的运动过程进行分类，建立生成模型、跟驰模型、换道模型。重点构建车辆智能体的换道模型，将车辆换道行为分为入环、绕环、出环换道三类，对每一类换道行为的动机进行建模。 (4) 模型标定与验证。根据实测数据对运动模型中的参数进行标定，构建目标函数，利用Python中的遗传算法对跟驰模型和换道模型进行标定。将标定后的参数值运用于仿真模型中，以车辆速度、车间距、位移为性能指标验证跟驰模型、换道模型对车辆的控制效果。以环形车流的车头时距为指标验证整体模型的有效性。同时以断面车速和平均行程时间为指标，对比VISSIM模型和文中模型的准确性，文中模型的相对误差较为均衡，且总体误差小于VISSIM模型，故文中构建的模型更适用于奔马路环形交叉口。 |
| 作者： | 张倩 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王昊;郜俊成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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