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基于改进的加权概率元胞自动机模型的道路交通流建模与模拟
| 论文题名： | 基于改进的加权概率元胞自动机模型的道路交通流建模与模拟 |
| 关键词： | 道路交通流;入匝道系统;通行能力;元胞自动机模型;从众效应;同步流现象 |
| 摘要： | 在现实交通中，道路上存在着各种各样的驾驶员和车辆，不同的驾驶员和车辆之间必然存在着差异性，表现在驾驶员的性格，车辆的性能等方面。这些差异性使得不同的驾驶员在相同的交通条件下会做出不同的反应。噪声、外界干扰等随机性因素也在一定程度上影响驾驶行为。不同的驾驶行为是导致复杂交通流现象的原因之一。另外，在道路交通瓶颈附近往往也会产生复杂的交通流现象。稳定均匀的自由车流到达瓶颈时会受到扰动，从而演化成具有不同特征的交通拥堵。对于道路交通瓶颈附近所演化出的复杂、多变的交通流现象，至今人们仍有很多问题认识不清，一些现象的物理机理还有待人们深入探索。而城市快速路的入口匝道是最为典型和常见的交通瓶颈之一。基于此，本文提出了一种考虑速度效应的改进的加权概率元胞自动机模型，并在此模型基础上对入匝道系统进行建模。通过计算机模拟，分析了车辆在匝道附近的交通行为，探讨了从众效应对入匝道系统交通特性的影响。本文的主要工作如下： 1．考虑到在实际交通中上下两个时刻的车辆速度不会有太大的波动，此时刻车辆的速度会受到上一时刻速度的影响，是在上一时刻车速的基础上进行加减速变化的。但以往的研究并没有考虑速度的连续性。本文在考虑前一时刻速度效应的基础上，提出了一种改进的加权概率元胞自动机模型。模拟结果表明，该模型能够较好地重现同步流现象。可见，道路上的车辆和驾驶员之间的差异性可能是导致同步流现象产生的机制之一。 2．采用本文提出的改进的加权概率元胞自动机模型对以车库形式出现的入口匝道系统进行了建模与模拟。根据计算机模拟结果，绘制了相关的相图，流量图和时空图。经过分析发现，该模型能在一定程度上重现入口匝道交通瓶颈处各种复杂的时空特征。 3．采用本文提出的改进的加权概率元胞自动机模型对主道是双车道的入口匝道系统进行模拟分析，并考虑了匝道上车辆的从众效应。通过数值模拟研究了在主道为双车道的入匝道系统中从众效应对交通流特性的影响，并把此种情况下的到得系统相图与不考虑从众效应时的系统相图进行比较分析。考察了当主道和匝道都达到饱和时，主道上游的通行能力，匝道的通行能力，主道下游的通行能力与从众概率的变化关系。模拟结果显示，从众效应能在一定程度上减弱主道对匝道的瓶颈效应，提高匝道的通行能力。 |
| 作者： | 庄倩 |
| 专业： | 系统分析与集成 |
| 导师： | 贾斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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