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事故条件下城市快速路系统车流演化机理仿真建模与优化控制
| 论文题名： | 事故条件下城市快速路系统车流演化机理仿真建模与优化控制 |
| 关键词： | 城市快速路;车流演化;交通事故;仿真模型;优化控制 |
| 摘要： | 城市快速路在城市道路网络中扮演着重要的角色，一旦发生交通事故，将会引发严重的交通拥堵。研究城市快速路在事故条件下车流演化特性，认清事故所引发交通拥堵的生成机理，有助于事故发生后的交通管理控制措施的制定，从而对交通实践提供科学的理论依据。本文采用元胞自动机模型对事故条件下城市快速路基本路段和交织区的交通流进行建模与仿真，并且研究合适的交通流优化控制措施。利用元胞自动机模型灵活容易修改规则的优点，力求重现现实中事故对交通流造成的影响，并分析评价交通流控制措施的实施效果。本文主要内容如下: 1、基于双车道以及三车道元胞自动机模型，对事故附近的车辆汇合、换道行为进行建模，并通过计算机数值模拟对流量、平均速度、通行能力及交通流演化时空特性进行了分析。结果显示，双车道快速路系统在一条车道发生事故之后道路的剩余通行能力降低为原来的35％，三车道快速路系统在事故堵塞一条车道和两条车道的条件下，通行能力分别降低为原来的49.2％和17.1％，模拟仿真结果与HCM2000中给出的参考值基本吻合。 2、提出了考虑限速控制和协同更新规则的交通流优化控制模型。在事故条件下双车道以及三车道元胞自动机模型中引入交通流优化控制模型，设定合适的限速区域和限速值，限制通过事故瓶颈的交通流量，避免产生严重的交通拥堵，同时在事故位置前设置协同更新区域，保证车流平稳有序的通过事故位置。结果显示，合理的限速控制措施确实能够提升系统的通行能力，并且提高了拥堵状态下车辆的平均速度，在一定程度上缓解了事故上游的交通拥堵状况。 3、提出了事故条件下城市快速路交织区的元胞自动机交通流模型。基于元胞自动机模型研究了事故条件下交织区附近的车流特性，并设定控制措施来优化交织区附近紊乱的交通流。通过数值模拟仿真，得到了事故影响下交织区系统的进车概率-流量图、相图、时空图、速度密度分布图，详细分析了事故对交通行为的影响;验证了控制措施在正常和事故两种条件下对提升交织区的通行能力都有效果，并发现事故发生在交织区内侧车道更容易引起交通拥堵和降低系统的通行能力。此外，还发现事故发生在交织区下游相比发生在交织区内、交织区上游，更可能抑制道路系统的通行能力。 |
| 作者： | 孔琳鹏 |
| 专业： | 系统分析与集成 |
| 导师： | 林兴强;李新刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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