换道行为对交通流宏观特性的影响

换道行为对交通流宏观特性的影响至今未得到充分认识.基于车辆行驶有限状态自动机框架,用微观仿真方法对不同交通情景下换道行为的影响进行了研究.结果表明在同质交通流中换道行为对宏观特性没有显著影响.对异质交通流,如果车辆之间存在最大速度差异,则在中低密度区换道行为能显著提高交通流量;如果车辆之间只存在加速性能差异,则换道行为对交通流宏观特性没有显著影响.说明换道行为对交通流宏观特性的影响与车辆差异性质以及交通流密度有密切关系,     

交通流双车动力学模型与数值仿真

考虑双前车信息对跟驰车辆的影响,建立了改进的新的微观双车跟车模型。在此基础上,按照交通流研究中采用的微观-宏观参量关联关系,推导出改进的宏观交通流双车动力学模型。通过模型稳定性分析得到了该模型线性稳定的判别条件。数值仿真表明该模型能够模拟交通流的堵塞和疏导等实际交通流现象,以及次邻近前车对交通流波动性存在不可忽视的影响。     

速度差异混合交通流稳态特性与过渡特性

车辆性能差异对交通流宏观特性的影响尚未得到充分研究.使用车辆行驶有限状态自动机模型,对由最大速度不同的两种车辆组成的两车道混合交通流进行微观仿真.结果表明混合交通流进入稳态后,相比同质交通流,中低密度区通行能力明显下降,临界密度增加.随慢车比例变化,换道率-密度关系呈现三种模式.在交通流从初始静止状态到稳态运行的过渡过程中,若初始时刻两车道慢车比例不同,随密度不同有三种不同的过渡模式,在低密度区系统迅速过渡到慢车对称分布状态,中密度区系统逐渐过渡到对称状态,但高密度区系统维持在不对称状态.说明慢车对交通流特性有显著影响,混合交通流的过渡过程非常复杂.     

基于跟驰理论的道路交通噪声预测模型研究

交通噪声预测在城市交通规划和建筑设计工作中具有重要意义。本文根据我国道路交通噪声的实际观测方法,通过引入微观交通流理论,建立了一种可用于多车道混合车流等效声级和统计声级预测的动态随机模型。其核心算法是基于车辆非线性跟驰模型,依靠计算机随机模拟技术,实现对单车行驶行为的构造和仿真。算例分析和实验观测表明本文建立的模型具有较高的交通噪声预测精度和稳定性。     

基于Agent的单车道交通流仿真

基于Agent的交通仿真能够细致的刻画交通实体的决策逻辑和微观行为。本文分析了驾驶员-车辆Agent的三层结构，提出了单车道交通流中驾驶员纵向运动决策树，以及操作层的加速度计算公式，建立了基于Agent的空间连续、时间离散的一维交通流仿真模型。采用周期性边界条件仿真，再现了真实交通流的流量-密度关系和速度-密度关系；针对头车四种典型的速度剖面，对由10辆车组成的车队进行了仿真，后车都能实现安全、稳定跟驰。表明该模型既能再现交通流宏观特性，也能再现微观特性。     

超速行为对交通流扰动影响的仿真研究

超速行驶是引起交通事故的主要原因之一,会造成巨大的人员与财产损失,基于元胞自动机对高速公路上的超速行为进行了研究.首先详尽分析了超速行驶特性,然后在现有的元胞自动机交通流模型基础上,构造了符合超速车辆特性的行驶规则,使之成为更符合现实道路状况的元胞自动机模型.该模型中的多种类型个体间交织影响,再现了现实交通流的非线性特点.运用新模型进行数值模拟仿真,发现超速行为将会降低交通流的平均速度,并且最终危害交通流的系统安全.     

公交与社会车辆混合的中观交通建模与仿真

针对现有中观仿真模型仅将公交换算为标准社会车辆处理而忽略了公交与社会车辆差异性的问题,构建了公交与社会车辆混合交通流的中观仿真模型。在路段行驶过程,一方面考虑公交速度低于社会车辆速度的特征,建立公交速度折减函数;另一方面考虑站点溢出对邻近车道的影响,建立分车道的混合流速度模型,站点停靠与路口排队过程采用点排队模型描述。采用车辆身份检测的个体数据完成仿真标定,实验结果表明公交与社会车辆路段旅行时间的仿真误差不超过4.55%与8.20%,模型的仿真精度良好,并且可以有效刻画公交站点溢出的场景。     

基于混合Petri网的城市交通网络建模与仿真

提出了一种基于混合Petri网的面向控制的模块化信号控制城市交通网络仿真模型.采用层次化的建模方法:首先建立交通网络的轮廓模型,然后对轮廓模型中描述交通网络的关键要素(如交叉口、信号灯等)部位给出加细模型.这种建模方法清晰地描述了各个行驶方向的交通流在交叉口处的转向以及可能出现的冲突情况.此外,将时间因素加入系统模型中,使模型不仅能够反映交通流之间的逻辑关系,而且对车辆的位置、速度、通过时问等物理因素进行描述和计算.这样,就可以对各种具体的信号配时方案的性能指标进行比较和评估,以便找出最优或比较理想的交通控制方案.最后,通过一个仿真实例对系统模型的运行进行计算机仿真.     

基于Agent与模糊逻辑的车辆换道仿真模型

提出了基于Agent的多车道交通流协调控制系统的层次模型,该系统中各Agent之间的信息交流都是双向的.建立了车辆换道行驶、加速或减速等的模糊规则库.车辆的行为由一系列模糊规则来决定.在车辆的换道策略中使用Agent技术,可以克服传统模型中主要依靠车间距来决定换道,车辆之间没有相互作用的缺点.通过计算机仿真,验证了模型及规则的有效性.     

仿真交通流混沌特性研究

基于非线性跟驰模型建立了由五辆机动车组成的动态仿真模型,利用Matlab软件产生了五辆机动车的仿真交通流,给出了在一定参数组合下前后车辆之间的车头间距、速度差随时间变化的过程曲线.并结合实际交通系统的特点,对仿真结果做了理论分析.基于混沌时间序列分析方法,提出了证明非线性跟驰模型产生的仿真交通流具有混沌特性的一种方法,并分析了模型参数对仿真交通流动态特性的影响.该研究结果有助于进一步理解实际交通流系统的动态特性,并为短时交通流预测、诱导方法和智能交通控制提供理论依据.     

高速公路交通仿真软件开发

为能对汽车控制系统进行有效的实地测试,从而设计开发了基于英国典型高速公路路段的交通模型。该模型提供了对英国高速公路交通流量模拟、路面状况模拟、交通规则模拟及路面用户的微观行为模拟。驾驶员模型包括道路汽车跟随模拟和汽车超车模拟。通过对本交通模型微观参数的优化,使所开发的交通模型能与实地测试数据相符合,从而能更真实地仿真实际高速公路的环境。基于该模型所开发出的具有图形用户界面的能为汽车控制系统的测试与评估提供有效的支持。     

跟驰模型的交通流混沌转化现象的仿真

用Matlab软件编制皮埃莱（Bierley）模型来产生仿真交通流.在一定参数组合情况下,仿真研究交通流车队中前后车辆的车头间距变化过程.通过分析这种车头间距的变化曲线,可以明显地观察到混沌吸引子的存在,说明基于跟驰模型产生的交通流存在混沌现象,从相图中清楚地观察到了交通流混沌运动和有序运动之间的转化过程.结合交通流的实际情况,对仿真结果作了分析,最后得出对于研究与应用交通流理论的有益结论.     

考虑公交车辆影响的城市交通流元胞自动机模型

城市道路上的车流主要是公交车和小汽车混合流,而一般交通流理论都是以小汽车流为对象进行研究和建模。在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上,提出了一种考虑公交车辆影响的多速混合车辆双车道元胞自动机模型,重新标定了元胞长度、运行车速、随机慢化机制,引入了公交车辆,设定了公交车停靠站、改进了车辆变换车道规则,小汽车与公交车不仅最大速度不同,而且车辆运行中占用元胞点数也不同。通过计算机对新模型进行模拟,再现了传统交通流三参数之间的关系,发现纯小车流与考虑公交车流相比阻塞项更为明显和规律,只要在车流中存在公交车,整个车流的流量和速度就会受到较大的影响。为进一步更好地描述城市混合交通流奠定了基础。     

新一代交通仿真技术综述

简要回顾了国内外交通仿真技术的发展历程,总结了新世纪以来新一代交通仿真技术的主要特点。然后,比较分析了当前主流交通仿真模型的特性,并对交通仿真应用程序接口、硬件在环和软件在环交通仿真、在线交通仿真等面向智能交通系统应用的高级仿真技术进行了深入解析。最后,根据我国交通仿真研究和应用的现状,在符合我国交通特性的基础仿真模型研究、交通仿真系统的开发模式、在线仿真技术的开发方法等方面提出了改进建议。

Abstract：

The historical course of traffic simulation in China and abroad was briefly reviewed firstly,and some major features of the new generation traffic simulation technology since 21st century were summarized then. Afterwards,the simulation model characteristics of some prevailing traffic simulation models were comparably analyzed,and several advanced traffic simulation techniques for ITS applications were expatiated,including traffic simulation API,hardware-in-the-loop traffic simulation,software-in-the-loop traffic simulation,online traffic simulation. Finally,based on the state-of-the-practice of traffic simulation in China,some suggestions were given on fundamental simulation modeling fitting for Chinese traffic characteristics,development modes of traffic simulation system,development methodologies of online traffic simulation,etc.     

基于跟驰模型的交通流混沌研究

研究基于跟驰模型的交通混沌问题。用Matlab软件编制皮埃莱(Bierley)模型来产生交通流；在一定的参数组合下，仿真研究交通流车队中不同序号的前后车辆之间的车头间距的变化过程；通过分析这种车头间距的变化过程的变化曲线和绘制庞加莱(Poincare)截面图，说明基于跟驰模型产生的交通流存在着混沌现象；讨论模型参数和仿真试验参数对该理论交通流运动的影响，给出相应的仿真研究结果；最后得出对于研究与应用交通流理论有益的结论。     

一种新的混合车流下的元胞自动机交通流模型

在我国高等级公路上的车流主要是混合车流,而一般的交通流理论都是以小车流为对象进行研究和建模的。元胞自动机模型可以比较好地模拟交通流,新建立的混合车流下的元胞自动机交通流模型,除不同车型的车速上限不同外,而且车辆运行中所占元胞格点数也不同。通过计算机对新模型进行模拟,发现纯小车流、将大车按线形换算成小车流与混合车流的车流运行状态不尽相同,而且在车速方面差别更大。只要在车流中存在大车,整个车流的速度就会受到较大的影响,但车流密度较低时,车型比例对车速的影响又不是很明显,但平均速度低于大车的最大速度。另外,本模型为进一步更好地描述混合车流奠定了基础。     

基于混沌判据评价几类跟驰模型合理性的仿真研究

提出了一种评价交通流理论模型合理性的新方法:用交通流理论模型产生时间序列,计算这些时间序列的最大李雅普诺夫指数,用最大李雅普诺夫指数可以判断仿真交通流是否再现了交通流存在的混沌现象,以及反映的程度如何,进而评价交通流理论模型的合理性.文章介绍了方法的原理,给出了对伽赛斯-赫尔曼-伯兹(Gazis-Herman-Potts)模型;皮埃莱(Bierley)模型;洛克威尔-特莱德勒(Rock-well-Treiterer)模型三类典型的跟驰模型仿真实验的结果.分析了仿真结果,得出了有用的结论.     

拥挤交通流的行为分析与仿真建模

从分析拥挤状况的交通行为特性出发，建立了相应的仿真模型。该模型在跟车子模型加入了随机扰动项，换道子模型的可行性检测中加入了前后间距不足时司机的减速行为。与传统模型相比该模型能更好地反映拥挤流下的交通行为，更适合于拥挤状况的交通微观仿真。     

交通排放量化模型的建立与仿真实现

面对日益凸显的交通排放问题,设计用于定量计算的交通排放模型是制定和实施各项治理措施的前提,而如何反应由交通特征的微观变化引起的排放变化是目前交通排放模型建立的核心。基于此,首先利用车辆比功率(VSP)变量搭建了交通特征数据与机动车排放间的关系,在建立VSP-Bin分布率、VSP-Bin污染物排放率和车型分布三个数据库的基础上,建立了从交通特征微观变化出发的交通排放量化模型。然后,通过对ArcGIS进行二次开发,搭建了交通排放动态仿真平台。最后,结合北京市西三环RTMS(Remote Traffic Microwave Sensor,远程交通微波传感器)交通流量和浮动车速度数据对其及其周边主干路的交通排放进行动态的量化仿真和分析,为整个北京路网交通排放的量化仿真及节能减排政策的选择打下坚实的基础。