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.     

考虑预期效应和交通灯影响的城市道路交通元胞自动机模型

提出描述交通灯控制下城市道路交通流动力学演化过程的元胞自动机模型,其中交通灯对于路段上车辆的影响是全局的,驾驶员可根据交通灯的状态及时调整驾驶行为,同时还考虑前方车辆的预期运动.该模型中车辆的运动更加平滑,符合实际交通现象.应用模型中的驾驶策略,可以有效地减少怠速和速度骤减的状态,从而减少机动车的尾气排放.     

考虑两次改变驾驶方式的双车道交通流元胞自动机模型

考虑驾驶员在不同交通环境下会变换驾驶方式的真实情况,建立两次改变驾驶方式的双车道交通流元胞自动机模型(TTChange-CA模型).通过数值模拟发现,2种类型车辆的初始混合比例和换道概率对交通流基本没有影响;与只改变一次驾驶方式的双车道模型(TChange-CA模型)相比,TTChange-CA模型提高了系统的流量、速度和临界密度,增加了道路利用率;与双车道SDNaSch模型和WWH模型相比,该模型的速度、流量及时空图的致密程度介于二者之间,更真实地刻画了现实交通流.     

十字路口的交通流模型及其应用

探究了基于元胞自动机的交通流模型,以Brockfeld等人对NaSch和BML耦合模型的优化模型为基础,引入Takayasu-Takayasu慢启动规则,建立了二维元胞自动机的十字路口交通流模型,对有信号灯控制的十字路口交通流模型进行配时研究,进一步设计了高架桥模型,并通过仿真实验论证了信号灯周期时长对十字路口交通环境存在显著性影响,而高架桥模型能够有效地提高车辆平均通行速度,降低平均耗时,改善道路通行能力.     

基于时间短时尺度的城市快速路路段元胞自动机交通流速度变化概率分析

元胞自动机交通流运动是利用交通流基本参数来研究加速规则、减速规则、换道规则和车辆移动的变化规律,最重要的是利用车辆速度v来确定不同时间不同交通流条件下的车辆速度变化特性.结合国、内外有关元胞自动机交通流研究的经验和方法,通过分析在同一地点、时间尺度为1 min的交通流在t与t+1时刻的平均速度变化关系来确定基于时间短时尺度的元胞自动机城市快速路路段交通流的速度变化概率,并总结出不同条件下的加、减、匀速概率P,为研究基于时间尺度的元胞自动机城市快速路路段交通流模型提供重要的数据分析基础.     

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.     

元胞自动机FI和NS交通流混合模型的研究

考虑车辆的驾驶员具有其不同的驾驶特点,建立了单车道开放边界条件下元胞自动机FI模型和NS模型混合的交通流模型．通过计算机模拟,研究了混合交通流的密度、速度和流量受边界、NS型车辆的随机减速概率PNS、FI型车辆的随机减速概率PFI和NS型车辆的产生概率α′的影响．结果表明,PNS和α′是决定混合交通流的主要因素,它们的值越大,混合交通流的密度、速度和流量就越小,混合模型的密度、速度和流量都比NS模型的大．     

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。     

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。     

高速公路意外事件所致堵塞的消散策略研究

通过建立交通意外事件影响下的交通流仿真模型,对拥堵传播及有效的干涉控制措施进行仿真.分析了非稳态交通条件下的车辆行为特性;并对现有主流元胞自动机模型规则进行改进,建立起一种新的元胞自动机交通流模型.该模型能够较好地仿真拥堵传播与消散过程,有效地探索拥堵的消散规律;利用该模型对各种控制措施的堵塞消散效率的研究结果表明,限流限速组合控制策略具有较优的堵塞消散效果.     

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。     

基于跟驰模型的雾天安全限速研究

为准确描述雾天交通流特性,挖掘交通流速度以及交通状态的关系,本文通过对不同气质的驾驶人在不同能见度下的驾驶行为进行问卷调查,分析雾天驾驶人的驾驶心理特性,在NaSch模型中引入加速概率,改变以往加速过程中的贪婪机制,构建考虑雾天驾驶心理的道路交通流模型。通过数值模拟,得到不同能见度水平下车流密度、车头间距、速度以及排队长度的变化趋势,并利用主成分分析法构建交通运行水平模型,为高速公路雾天不同能见度下选择合适的限速值和行车间距建议值提供辅助决策。     

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.     

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.     

考虑近邻和次近邻车辆影响的单车道元胞自动机模型

提出了一种考虑当前车辆前方两个车辆影响的单车道元胞自动机模型,根据双倍视距模型的思想修改了NaSch模型的加减速规则.计算机模拟表明,本文提出的模型能够呈现真实交通中观察到的一些复杂交通流现象,如时走时停波等,且最大流量和临界密度比NaSch模型更接近真实交通流的测量值.此外模拟结果表明通过参数调整可使车辆间保持一定的安全间距行进.最后,还讨论了近邻车辆的敏感系数和次近邻车辆的敏感系数的影响.模拟结果表明,固定任何一个参数的值,最大流量都会随另一个参数的增大而增加,对流量的影响显著,说明近邻车辆的影响大于次近邻车辆的影响.     

收费站对高速公路交通流能耗的影响

【目的】为探讨电子收费(ETC)通道设置的必要性,研究高速公路收费站路段的交通流能耗模型。【方法】在元胞自动机NaSch交通流模型的基础上,针对单向单车道的收费站路段提出交通流的能耗公式,并数值模拟周期边界条件下车辆在收费站的滞留时间对交通流能耗的影响。【结果】车辆在收费站的滞留时间越长,道路上交通流的能耗值越小,对应的流量和平均速度也越小,交通堵塞现象就越早发生;人工收费站路段的交通流能耗比电子收费站路段的交通流能耗值小。【结论】人工收费站路段比电子收费站路段更容易发生交通堵塞现象。     

从动能损失看弯道路段的通行能力

基于元胞自动机NaSch交通流模型,提出弯道交通流的能耗公式.在开放边界条件下研究不同弯道曲率半径、弧长、摩擦系数等因素对各种能耗的影响.模拟结果表明:在不同影响因素情况下,对应的各种能耗随进车概率的变化趋势相似,安全能耗总是最小的,趋于零;弯道的曲率半径和摩擦系数越小、弯道弧长越长,出现能耗平台的临界进车概率点越小,...     

多级速度效应模型的近似解

在速度效应模型的基础上,我们提出了多级速度效应模型．在建立该模型的过程中,我们将仅考虑本车之前第一辆车的虚拟速度推广至考虑前面多辆车的虚拟速度,因而该模型所包含的交通信息更为丰富,更能真实地反映实际道路交通状况．数值模拟得到的基本图显示： 存在交通噪声（随机减速概率p 0）时,较之NaSch模型更接近于实测数据;无交通噪声（随机减速概率p＝0）时,能诱发亚稳态和迟滞现象．进一步借助于平均场理论,获得了多级速度效应模型在有交通噪声时流量的近似解,无交通噪声时流量的精确解．     

基于坡道元胞自动机模型的能耗研究

针对上坡路段汽车需减小车速增大牵引力的现象,假定坡道倾度与车辆在坡道上的最大速度成反比,基于元胞自动机NaSch交通流模型建立包含有坡道的单车道元胞自动机模型,用数值模拟研究在周期边界条件下,坡道长度和倾度对交通流能耗的影响.结果表明:坡道长度和倾度对交通流能耗均有很大的影响,坡道长度越长、坡度越大,车速被限速越厉害,...     

人工和ETC混合收费方式对车辆能耗的影响

【目的】为探讨高速收费站全面设置ETC通道的必要性,研究人工和ETC收费方式共存的高速公路收费站路段的车辆能耗模型。【方法】基于元胞自动机NaSch交通流模型,针对人工和ETC收费方式共存的单向单车道的收费站路段提出车辆的能耗公式,并数值模拟周期边界条件下人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度对车辆能耗的影响。【结果】人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度越大,道路上车辆的能耗值就越小,对应的流量和平均速度也越小,道路交通越拥堵。【结论】人工收费车辆的比例系数和收费站站前减速路段的长度对车辆能耗都有一定程度的影响。