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基于元胞自动机的城市快速路交通流建模与仿真
| 论文题名： | 基于元胞自动机的城市快速路交通流建模与仿真 |
| 关键词： | 元胞自动机模型;城市快速路;交通流元胞;入口匝道;减速车道长度;三车道;快速路系统;状态变化;运行效率;实测数据;控制方式;仿真结果;上游;曲线;交通流特性;验证模型;效率低下;实际数据;模型理论;控制手段 |
| 摘要： | 虽然近年来快速路建设得到了迅速的发展,但是其速度远不及交通量增长的速度,并且目前我国还没有一个统一的快速路建设标准。此外在已建成的快速路系统中,还存在入口匝道控制手段单一,管理效率低下等诸多问题。因此有必要对快速路系统进行深入的研究。 本文主要研究重点是影响快速路功能正常发挥的瓶颈之一——出入口匝道。首先,本文以实测数据为基础,深入分析了三车道快速路出入口匝道的交通流特性和对主路上下游的影响,为模型的建立提供了事实依据。然后,本文基于元胞自动机模型理论,在前人交通流元胞自动机仿真的研究基础上,对换道规则进行了修正,并分别在不同情形下,建立了更加符合实际的三车道快速路元胞自动机模型。 在对入口匝道控制技术的研究中,分别在入口匝道无控制,让行控制和ALINEA控制三种情形下,进行了建模仿真。将仿真结果进行比较发现ALINEA控制方式较优;之后针对实测数据中观察到的两入口匝道连续时,主路受第一入口匝道影响大于第二入口匝道这一现象,指出ALINEA控制方式的缺陷;最后引入HMI,建立连续两入口匝道与主路相交的三车道元胞自动机模型,发现两入口匝道之间断面三车道交通状态变化不同步,HMI曲线跃迁,而第二个入口匝道下游三车道交通状态变化同步,HMI曲线始终没有跃迁,因此本文认为HMI曲线是否跃迁可以作为是否对该入口匝道进行ALINEA控制的条件之一,并对这一点进行了验证。 在对出口匝道区域的研究中,分别在有无减速车道与主路相连的情况下,建立了元胞自动机模型,并将得到的主路换道次数和车道利用率与实际数据进行了对比以验证模型的有效性,之后比较了两种情况下的仿真结果,发现有减速车道情况下,快速路系统的运行效率得到了提高;在对减速车道长度的定量分析中,又分别考虑了上游有无入口匝道这两种情况,并各自建立模型,结果发现减速车道的长度并不是越长越好,其合适的长度与流量有关,上游有入口匝道时,其长度应该稍微大于上游无入口匝道的情况;最后通过一个简单的诱导分析,研究能否提高减速车道区域快速路运行效率。 |
| 作者： | 林磊 |
| 专业： | 系统工程 |
| 导师： | 关伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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