局部车道缩减的双车道元胞自动机交通流模型研究

针对道路使用过程中可能发生的意外,考虑双车道有一条车道出现局部维护,车辆需要绕行的情况,在一维对称双车道元胞自动机模型的基础上,建立一种有局部车道缩减的双车道元胞自动机模型,结合实际交通情况给出计算机数值仿真的流量-密度图,分析受堵车道上的交通状况,并给出受堵车道的时空斑图。数值仿真结果显示,对于不同的延迟概率,整个路段都有相应的瓶颈流量,对受堵车道上的换道规则的调整有助于增加该车道上的换道车辆数,减少车辆的滞留。     

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。     

基于元胞自动机的交通模型综述

对基于元胞自动机的交通模型进行综述，将其分为单车道模型、多车道模型和城市交通模型三类。NaSch模型是最重要的单车道模型，经过改进能够再现许多重要的交通流特性。换道是多车道模型的核心。围绕着动机产生和安全要求提出了多种换道规则，最近的模型能够再现密度反转等异常现象。城市交通模型从系统角度研究了网络交通流的相变规律，近期出现了网络模型与多车道模型相结合的趋势。以TRANSIMS为代表的微观仿真平台在大规模路网中得到了成功应用。然而CA交通模型在方法论上存在不足。一些实证规律未能再现，其实际应用也较少。     

一种改进的Nagel-Schreckenberg模型及速度-流量关系研究

为体现不同车辆在交通流中的差异性．在Nagel—Schreckenberg模型的基础上，将减速概率与车辆密度和速度联系起来．提出了一种改进的一维元胞自动机交通流模型．重点研究了平均速度与流量的关系并与实测结果进行了比较．讨论了交通堵塞形成的过程。数值模拟结果表明本文模型在速度-流量关系的描述上耍优于Nagel—Schreckenberg模型。     

具有中心车站的元胞自动机城市交通流模型

在Biham等人提出的二维元胞自动机交通流模型基础上,建立了具有中心车站的二维元胞自动机城市交通流模型,该模型考虑了对外交通对城市交通流的影响,推导出了这种二维CA交通流模型的演化方程.在计算机上模拟了在不同对外交通概率情况下的交通状况,得到了车辆在不同参数下交通流模型的基本演化图,进一步还模拟了城市长途车站数量对城市交通的影响.结果表明,较小的对外交通概率就会对城市交通状况产生较大的影响,适当增加中心车站的数量对城市交通状况有一定的改善.     

基于城市高架桥入口处抢道行为的交通流模型

在对高架桥入口处驾驶人抢道行为特征分析基础上,提出R车道主动抢道和M车道被动抢道规则的三车道(L,M,R)元胞自动机交通流模型,并进行数值模拟,给出相应流量图、时空图和抢道频率曲线图,分析各车道不同进车概率pin、R车道上桥和直行车辆混合比例pm对道路交通流的影响.研究结果表明:高架桥入口处抢道行为对上游路段交通流影响显著,会导致在较小的进车概率pin和车辆混合比例pm时,发生显著拥堵,且向上游迅速传递,相应的饱和流量也随之降低,R、M和L车道饱和流量分别下降了25.0%、67.5%和47.6%,并得出抢道行为对M车道流量影响最为明显,其次为L车道和R车道.     

基于弹性安全换道间距的元胞自动机交通流模型

实际交通中,换道车辆的行驶速度不同,其所需要的安全换道间距也不尽相同。具体表是,高速行驶的车辆换道迅速、敏捷,而低速行驶车辆换道踌躇、犹豫。因而,对所有换道车均设定一个固定的安全换道间距是不恰当的,前人很少在这方面进行研究;结合现实提出的弹的安全换道间距规则,在改进前人模型仿真质量的同时,也提高了车辆的换道频率。模拟结果显示较以前模型,提出的元胞自动机模型将可改善道路的通行能力、提高道路资源的利用效率。     

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.     

周期边界下公交影响的双车道多速元胞自动机模型

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,结合我国城市交通现状,重新标定了元胞长度和最大速度等参数,制定了车道转换规则,提出了公交车辆的减速入站和慢速启动机制,并对各交通参数进行了分析,发现该模型很好的再现了各参数之间的关系.     

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,     

道路瓶颈前车辆强制变道汇流过程模拟研究

建立了基于车辆强制变道汇流行为的微观交通动力学模型,模拟分析了道路瓶颈影响下的交通流量、车道速度分布和时空图等3个宏观交通流特征和变道距离、行程时间等2个微观交通流特征。结果表明：瓶颈道路上任意截面的总流量均可表征道路的整体通行能力;中高车流密度下,道路瓶颈可使道路总流量降低10%~35%,并造成17%~42%的车辆行程时间延误;道路瓶颈对其上游相当长的区域内车辆具有减速效应;道路瓶颈前车辆强制变道距离的99分位值可以作为交通信息面板位置设定的依据。     

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.     

城市快速道路车道合道路口通行能力分析之半马尔可夫模型

证明在城市快速道路上合并车道,其实际通行能力将因车流交织行为而发生退化,以至小于前行车道的设计通行能力.文章运用全概率公式,构造了半马尔可夫转移方程组,其输入变辆是车辆到达率及车辆让行率,它们分别反映了车流情况及行车行为,然后再运用母函数分析方法,给出了车辆队列有限与无穷的临界点.     

快速路出口通行能力的可靠性仿真研究

随着中国经济的迅速发展，对交通的需求变得越来越迫切，各大城市都建立了快速路系统。快速路上没有交通信号灯，车辆可以高速行驶，但是在快速路的出口，由于右转车等待向右并线，使快速路上的车辆不能及时驶出，甚至导致整条道路的严重拥堵。出口成了影响快速路通行能力可靠性的瓶颈，无法有效地发挥快速路迅捷、通畅的作用。依据交通需求满意可靠性观点，利用仿真数据，研究在车辆到达服从泊松分布，不同到达率、右转率、让行率条件下，由右转车向右并线引起的道路通行能力可靠性变化，给出分析结果和一些有价值的结论。     

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。     

一种基于路网网格化的微观交通仿真模型

针对采用元胞自动机进行微观交通仿真空间分辨率较差的特点,提出了一种基于道路路网网格的微观交通仿真模型.通过在仿真前或者仿真期间设定一维车道和二维路口网格的大小,对道路路网进行不同空间分辨率的分割,但在仿真车辆运动模型方面,仍采用元胞自动机模型进行仿真.这样既保留了元胞自动机进行交通仿真的优点,又克服了该方法在空间分辨率较差方面的缺点.文中还通过仿真实验,对一维路网网格和二维路网网格大小的设置对仿真结果的影响进行了分析.分析的结果表明：不同的仿真空间分辨率对车辆的平均速度和车道/路口占有率有较大的影响,但对流量的影响不显著.     

鱼群算法在重大交通事故下车辆行为中的应用

采用鱼群的某些行为来模拟重大交通事故下车辆的一些行为。如利用鱼群的避障行为,随机移动行为,约束行为等来模拟车辆的换道行为,自然行驶行为,行驶中的约束行为等。并针对鱼群的避障行为对应的车辆换道行为进行了深入的研究,给出了车辆的换道模型（EMLCM）,从三个方面介绍了该模型的特点。并给出了在重大交通事故下车辆的延误时间的具体模型及换道期间车辆速度和位置变化情况,最后通过仿真实验说明采用的方法和提出的模型是有效的,对延误时间的分析是合理的。     

微观交通仿真中随机决策换道行为研究

车辆在自由行驶或者处于跟驰状态时,经常进行由慢车道向快车道以便于获得更好的行驶环境.这需要驾驶员根据交通环境状态做出是否进行换道的决策.通过分析快车道行驶车辆对当前车的影响,结合蒙特卡罗仿真方法,提出了一种新的换道随机决策模型.在不同的流量条件下,对车辆换道次数的实测值和仿真模拟值进行具有统计意义的显著性差异分析,验证了模型的有效性.     

线控系统协调优化模型及其改进粒子群算法研究

为合理控制线控系统,控制参数应协调设置.本文基于分层递阶技术优化设计控制参数.首先将元胞传播模型(CTM)进行改进,考虑出口道车队离散延误,建立干线路段及交叉口分流、合流交通流模型,使CTM适于网络交通流分析.然后,针对线控系统现状研究忽视共用周期优化的问题,基于控制参数间的相依关系,考虑上、下行相位差关系,建立两级递阶控制模型;协调级根据主次干道车流状况,以系统总延误最小为目标同时优化共用周期和双向相位差;控制级优化绿信比使所控交叉口延误最小.同时,采用分段变化的惯性因子选择机制改进粒子群优化算法.最后,将协调优化模型及其粒子群算法应用于某仿真线控系统,比较研究发现协调控制效果良好.