驾驶人注意分散的认知模拟与交通流特性

为研究执行车内次任务条件下驾驶人状态变化及其对交通运行造成的影响,首先基于理性思维的自适应控制系统(ACT-R)认知结构与Distract-R软件平台建立了4类次任务情况,分别对各类驾驶人注意分散状态及无次任务影响状态进行认知模拟;获得执行4类不同次任务时的驾驶人操作时间消耗与注意分散时间比数据。并以该数据构建驾驶人注意分散状态库,作为次任务条件下交通流仿真的基础数据。接着,在元胞自动机交通流模型(STCA)的基础上,修正减速规则并建立了考虑车内次任务影响的交通流模型;通过模型数据交换实现了基于元胞自动机模型与认知模型的联合仿真。最后,利用元胞自动机仿真0、10%、20%的驾驶人在行驶中执行车内次任务时的交通流状况,次任务类型在4类次任务中随机抽取。试验结果表明:元胞自动机与认知模型联合仿真能够体现驾驶人心理差异及交通流变化特性;该模型修正了原有的元胞自动机减速规则,且能通过调用驾驶人注意分散状态库获取驾驶人状态参数;车内次任务会对交通流造成明显影响,使道路最大交通流量降低,当10%、20%的驾驶人执行次任务时,最大交通流量分别降低了23.5%、40.7%,还造成了拥堵区域增多、排队加剧等现象;执行车内次任务不仅对驾驶安全产生影响,而且当一定比例驾驶人处于注意分散状态时,交通流整体状态也会受到显著影响。     

车辆长度对路段交通流的影响

在NaSch模型的基础上,考虑车辆长度,建立一维元胞自动机交通流模型.通过引入平均间距、占有率和启止密度等参数,数值模拟周期性边界条件下,车辆长度对路段交通流的影响.     

改进的双向两车道混合交通流模型

在已有双向两车道混合交通流模型基础上,通过考虑取消对低速车队列的限制,并引入转道车辆邻道后方安全距的新概念,提出一种新的双向交通流元胞自动机模型.数值模拟改进模型的交通流基本图,并进行对比.模拟结果表明,改进的模型表现出新的特性,混合交通流中,慢车的出现、两车道初始密度不均匀分布对双向交通流都有显著的影响.     

考虑交通障碍的双车道扩展交通流模型

借助智能交通系统（ITS）,本文把扩展的车辆跟驰模型应用于双车道,建立根据确定规则进行换道的扩展交通流跟驰模型。通过改变发车车头间距,在开放边界条件下左车道有交通事故发生的时,重现实际交通中的交通流现象。数值模拟发现：双车道交通流模型能够有效的抑制交通流阻塞,提高交通流量。     

考虑车辆间博弈行为的交通流

从二维城市道路元胞自动机交通流模型和一维道路元胞自动机模型两个方面介绍车辆间博弈行为对交通流的影响.总结了目前交通流研究中引入合作者和背叛者之后,道路交通状况的改变.通过考虑车辆之间的博弈行为,研究司机驾驶行为对道路上车流量的影响,希望找到能使交通系统车流量达到最大的驾驶行为准则.     

基于宏观运动波和微观元胞自动机的双车道交通流混合建模

基于运动波理论和线性元胞自动机模型,提出了一种宏观与微观空间表现尺度相结合的双车道交通流混合建模方法.在交通流供需理论框架下,定义了考虑车辆变道行为和元胞自动机空间离散性影响的宏观/微观边界转换条件.该边界条件能够克服在引入车辆变道行为和应用离散化的微观元胞自动机模型时所引起的交通流质量损失问题.应用混合模型模拟双车道堵塞和单车道关闭引起的交通流瓶颈现象.结果表明,交通波在经过模型空间尺度发生变化的边界时能够连续传播,传播速度并未出现降低或者振荡现象,并且交通流质量守恒.混合建模能根据各路段所需表现的空间尺度不同,应用不同空间层次的交通流模型分别模拟,有效提高了大型交通流网络的模拟效能.     

基于元胞自动机列车运行进路控制模型

提出一种基于元胞自动机的列车运行控制模型,模拟分析移动闭塞条件下岔道口处的交通流特性。在数值模拟过程中,重点探讨了列车发车间隔,客货车比例等因素对移动闭塞系统中列车的总平均延迟时间的影响。指出了在混行情况下的最佳的发车间隔满足的条件和快慢车比例应该满足的条件,以及调整策略对岔道口处交通流的影响。     

换道规则对高速公路双车道交通流的影响

根据车道功能和使用权将四车道高速公路换道规则分为对称、不对称、旧法规和新法规4类,根据换道动机将换道分为有倾向型和无倾向型后,统一合理描述这4类规则。提出相应的元胞自动机模型,用VC++编程实现元胞自动机模拟,考虑快车(小客车)和慢车(大货车)的长度、最大速度和最大加速度差异。研究结果表明:临界密度和慢车速度都与换道规则无关;不同换道规则造成的差异随着密度和慢车比率的增大而减小;在慢车比率较小的中低密度区,与对称规则相比,其他3种规则通过换道改变车辆分布,可大幅度减少冲突,提高快车速度;其他3种规则下快车速度仅在慢车比率较小且靠近临界密度的中密度区存在差异。     

地理元胞自动机研究综述

从地理元胞自动机的应用范围、地理元胞自动机转换规则的获取、地理元胞自动机空间划分、元胞自动机与GIS的集成等方面回顾了地理元胞自动机模型的研究,对地理元胞自动机模型研究的发展趋势进行了分析,认为地理元胞自动机模型研究在以下几个方面需要进一步深入：（1）应用范围应进一步扩大;（2）在确定地理元胞自动机的转换规则时应综合考虑自然因素和社会经济因素;（3）应加强地理元胞自动机与多智能体系统的集成研究;（4）应加强对地理元胞自动机的尺度划分及尺度效应的研究;（5）应进一步深化地理元胞自动机与GIS的集成研究。     

敏捷驾驶在交通流中的作用

在交通流NaSch模型的基础上,考虑了当车辆速度大于车间距时,司机对前车的敏感驾驶随机减速行为,其概率与最大速度驾驶及延迟加速的随机过程不同,由此提出了一维交通流元胞自动机模型．计算机数值模拟结果得到的基本图显示出交通容量非常接近实测的交通容量,而且还显示出亚稳态特征、滞后效应和相分离现象等复杂的实际交通行为;这都是由于敏感驾驶所导致的,而且表明交通流元胞自动机模型演化步骤的顺序对交通流的状态起了很大的作用．并且这样的模型是合理和符合实际的．     

公路隧道交通的元胞自动机模型及仿真

在Nagel-Schreckenberg交通流模型中,用速度负补偿机制代替原有的随机减速机制,建立公路隧道交通的一维元胞自动机交通流模型,并进行数值模拟及模型解析.数值模拟结果显示,模型的最大流量点对应的平均速度低于系统的极限速度,适当调节相关参数可以极大限度提高公路隧道通行能力.模型的理论解析与数值模拟结果相一致.     

开放性边界条件下优先随机慢化对交通流的影响

NaSch模型是一种描述单车道高速公路交通的概率性元胞自动机,但它不能再现实际交通中出现的同步流现象.研究表明:改变NaSch模型的基本演化次序后,开放性边界系统在高产生概率和高消失概率这两种情形下出现低速的同步相,减小了追尾事故发生的可能性,提高了道路的通行能力.计算机模拟的结果显示了同步流、启止坡、非平衡相变等实际交通所具有的特性.     

一种改进的Nagel-Schreckenberg交通流模型

在Nagel-Schreckenberg交通流模型基础上,通过局域密度及当前车速两个参数来实现对减速概率的控制,同时考虑规则的不同运作次序可能会对系统的演化产生非凡的影响,提出一个改进的一维元胞自动机交通流模型,并进行数值模拟,将模拟结果与实测数据进行比较.结果显示,适当调节系统的相关参数,可以实现畅行相→低速同步相→宽幅运动阻塞相的转变.从系统中可以发现同步流和相分离的存在,弥补了Nagel-Schreckenberg交通流模型无法实现大尺度同步流的缺陷.     

交通瓶颈处局域密度时间序列的长程相关性

【目的】为研究交通相的相关特性,对交通瓶颈处的交通数据作长程相关性分析。【方法】利用元胞自动机建立含有局部缩减道路的三相交通流KKW模型,对交通瓶颈处3个交通相的流量、速度及密度的时间序列进行研究:分别应用R/S分析方法和去趋势涨落分析(DFA)方法对交通瓶颈附近局域密度的时间序列作长程相关性分析,并与交通流元胞自动机NaSch模型的长程相关性分析结果进行比较。【结果】交通同步流的局域密度具有长程相关性,在自由流和宽运动堵塞时对应的局域密度时间序列具有长程反相关。而NaSch模型模拟的局域密度序列无论是自由流还是交通拥堵都呈现长程反相关。【结论】交通瓶颈处呈现交通同步流,且交通同步流具有长程相关性。     

基于多元胞模型的桥梁车流合成及荷载模拟

随机车辆荷载模拟是桥梁荷载评定和性能评估的基础和关键,目前基于Monte Carlo的车流模拟较难呈现长加载跨径内车流的微观动态演化特性,而基于元胞自动机(CA)的单元胞模拟方法在加载精度方面仍需改进.单元胞模拟法中,将每个车辆用一个元胞模拟,难以体现轴重影响,限制了模拟精度的提高.在此基础上,提出了每个元胞模拟一个车轴,多个元胞模拟一辆车的多元胞自动机(MCA)模型,并利用实测车流及其荷载数据进行模型校核.研究表明:多元胞车轴模拟方法能够准确地还原车流量、车头时距、车速、车重等系列车流以及荷载参数.以1 000m虚拟加载跨径的荷载集度、支点剪力、跨中弯矩为指标,统计模拟车流和实测数据的荷载响应特性.结果显示,MCA模型的模拟结果与实际车流误差均在5%以内,相较于传统单元胞模型17%的误差,精度显著提高.     

混有CACC和ACC车辆的连续型元胞自动机交通流模型

现有的混合交通流元胞自动机模型中自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在跟驰模型上大多仅存在反应时间上的差别,并不能体现自动驾驶上层控制系统实时调节加速度保持车速稳定的特点,基于Gipps模型和PATH实验室标定的ACC和CACC跟驰模型提出了更符合自动驾驶机理的连续型元胞自动机模型。通过计算机数值仿真分别从速度,流量,拥堵比例以及期望车间时距方面对不同渗透率下的混合交通流进行分析。结果表明,智能网联车辆能有效提高道路通行能力,且能大幅减少交通拥堵;智能网联车渗透率越高,开始出现拥堵车辆的密度临界值越大;同时道路通行能力随期望车间时距减小而增大。     

在连续位置和速度条件下的NS模型研究

放弃NS模型对道路和速度进行离散的方法,采用连续的位置和速度参量,在NS模型的基础上,只改变了模型中的车子长度、加速、减速3个参数。通过数值模拟,得到了汽车的长度、加速度和减速度在交通流量中的影响规律,并发现了在低加速、高减速条件下无临界行为,而在低加速、低减速时基本图中出现了亚稳态。     

基于物联网技术的高速公路交通流监控研究

为了能够有效地提高高速公路交通流监控的效率,防止交通事故的发生,深入地研究了物联网技术在其中的应用。首先,分析了高速公路交通流的特点。其次,研究了物联网在高速公路交通流监控中应用的基本原理。接着,讨论了高速公路交通流的模型。接下来,设计了高速公路交通流监控制系统的软件和硬件。最后,进行了高速公路交通流实时监控仿真研究。仿真结果表明物联网技术在高速公路交通流监控中具有较广阔的发展前景。