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原文传递基于元胞自动机的高等级公路复式收费站能耗仿真与应用

论文题名：	基于元胞自动机的高等级公路复式收费站能耗仿真与应用
关键词：	复式收费站;元胞自动机;高等级公路;仿真系统;能耗指标
摘要：	近年来，我国高等级公路发展迅速，截止到2012年底，我国高速公路的通车里程已达到97355公里，比2011年增长14.6％。而我国自1984年以来实行“贷款修路、收费还贷”的政策，主要对二级以上的高等级收费公路征收道路通行费，收费系统的运营管理直接关系到公路的通行效率和经济效益。《交通运输“十二五”发展规划》明确提出了“落实建设‘两型’社会发展战略，加快构建绿色交通运输体系”的发展目标，而我国收费系统交通阻塞、安全和环境问题日益突出，车辆经过收费系统的车辆经常处于“时走时停”和排队等待状态，能耗损失严重。有关研究表明，超过20％的原油消耗和空气污染是由于交通拥堵和“时走时停”交通引起的，车辆速度由40km/h减小到10km/h，燃料消耗将增加2～4倍。电子不停车收费(ETC)系统虽然可以提高收费站的通行能力，但在我国的经济发展水平和应用条件下还难以普及，我国的缴费主体车辆仍然是人工收费车辆(MTC)。复式收费模式在原有的收费设施基础上添加了多套收费设施，实现了单车道可以对多辆车进行收费，大大减少了收费系统的投资，而有效提高了收费系统的通行能力，降低了车流能耗。　　本文以元胞自动机经典NaSch模型为基础，结合复式收费站车辆的运行特性，建立了复式收费站车辆状态演化的更新规则;另外，鉴于收费站车流行驶状态的特殊性，本文对传统车辆能耗模型进行了改进，加入了车辆停车怠速状态下的空盘能耗损失因素;最后，构建了复式收费站车流和能耗多维CA仿真模型，在此基础上探讨了MTC/ETC车流和复式收费岗亭（节点）使用规则对复式收费站单车道交通流和能耗的影响，得出了如下结论: 　　(1)混合车流比例系数R、空盘能耗取值Es、车辆最大速度Vmax收费滞留时间Tw和随机慢化概率p对复式收费站车流和能耗的影响　　混合车流包含MTC车辆时，各流量曲线都出现2个峰值，第二个峰值为曲线的最大流量，R、Tw、p值越大，车辆在复式收费站附近的堵塞越严重，车流越不容易从阻塞相向自由流相转变，Vmax影响下的最大流量相差不大;R、T、p、Vmax、Es越大，车辆的总能耗Ed越大，空盘能耗Eds的走势与总能耗一致。　　(2)收费岗亭个数M、收费岗亭设置位置、有效收费岗亭排列方式对复式收费站车流和能耗的影响　　复式收费站的通行能力随着M的增加而增大，增幅减小，临界个数为M=7个，最大流量比传统收费站提高约50％。收费岗亭设置位置对复式收费站交通流没有影响，有效收费岗亭排列方式中，来车方向的第一个岗亭间距越大，最大流量越大，但也存在临界值。M值越大，复式收费站总能耗越低，降低的幅度也在下降。收费岗亭的设置位置与排列方式对车流能耗影响不大。
作者：	邵晓明
专业：	交通运输规划与管理
导师：	钱勇生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文