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基于速度梯度模型的交通流复杂动态特性研究
| 论文题名： | 基于速度梯度模型的交通流复杂动态特性研究 |
| 关键词： | 交通流;速度梯度模型;动态特性;匝道交通;混合交通;双道交通 |
| 摘要： | 本文采用速度梯度模型研究交通流复杂动态特性．全文内容包括以下六章： 第一章简述了研究背景：交通流研究的重要意义、交通流研究的基本内容和基本方法；第二章介绍了本课题组发展的研究交通流的宏观连续模型．在此基础上，从第三章至第五章阐述了本文利用速度梯度模型研究交通流复杂动态特性所做的三个方面的工作： 1．运用速度梯度模型研究了入匝道交通系统的相变．通过数值模拟，我们得到了人工驾驶车辆系统和ACC车辆系统(自主巡航控制系统)的匝道交通的相图．模拟得到的人工驾驶车辆系统的相图与已有的研究结果一致，包括固定的局部集簇(PLC)、移动的局部集簇(MLC)、走走停停交通(TSG)、振荡的拥挤交通(OCT)和均匀一致的拥挤交通(HCT)．但对ACC车辆系统研究表明，其系统的稳定性得到提高，相图中不存在固定的局部集簇(PLC)、移动的局部集簇(MLC)、走走停停交通(TSG)．此外模拟中还发现了一些新的拥挤交通相，像匝道上游存在固定的OCT以及在HCT出现第二个OCT． 2．考虑到现实交通中存在的车辆是多种多样的，它们的性质各不相同，为了更加真实的描述现实交通，我们将速度梯度模型扩展到混合交通．混合交通中车辆被划分为快车和慢车，它们的车长和速度不同，并且在共同行驶过程中相互影响，因此我们在快车和慢车的动力学方程中分别加入了表示它们之间相互影响的作用项。通过解析分析，我们得到了混合交通中快车和慢车的相对数量多少以及相对车长大小对混合交通定态特性的影响，进而采用数值模拟方法研究了混合交通堵塞的形成和传播、交通堵塞的消散以及局部集簇效应． 3．考虑到实际交通多为多道的，我们将速度梯度模型扩展到双道．在守恒方程中增加了表示车辆换道的源汇项，同时还考虑了车辆换道对动力学方程的影响．研究表明在对称换道规则的双道交通中，其平均流量要大于单道交通的流量，这与微观模型模拟得到的结果相一致；两车道的使用率相同，没有密度倒置现象出现；即使道路上车辆密度很大时，两车道之间仍然存在车辆交换；对称换道规则的局部密度集簇效应与单道时相似，两车道总是保持同步；在对非对称换道规则的双道交通的研究中，扩展的速度梯度模型很好的重现了实际交通，包括密度倒置现象、车辆换道率以及两车道之间的速度差等．此外，研究还发现非对称换道规则的局部集簇效应与对称换道规则时不同，快车道和慢车道上的交通不保持同步． 上述三方面研究成果分别整理成三篇SCI学术论文，已正式或即将在Physica A、Chinese Physics及nansportation Reserch Record上发表． 最后给出了全文工作的总结以及对以后工作的展望. |
| 作者： | 汤昌福 |
| 专业： | 制冷及低温工程 |
| 导师： | 吴清松;姜锐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国科学技术大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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