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．     

延迟概率和最大速度对交通流的影响

提出一种改进的单车道混合车辆元胞自动机交通流模型,考虑了车间距、车速对随机延迟概率的影响:当车速预期大于车间距时,其延迟概率较大;当车速预期等于车间距时,其相应的延迟概率较小;当车速预期小于车间距时,其具有的延迟概率最小.按此模型,通过计算机数值模拟,研究了具有不同最大行驶速度、不同随机延迟概率的车辆组成的混合交通流,得到的基本图在自由流区域出现跳变现象,在拥堵区域出现两个流量峰值,表明这是一种同步交通流现象.     

高速公路爬坡车道设置的有效性

为了科学地分析高速公路爬坡车道设置有效性,为管理者提供建设的决策依据,在传统元胞自动机模型的基础上,通过引入纵坡坡度、车辆运行速度改进了NS跟车规则中的车辆加速与慢化概率规则,在换车道规则中,对相邻车道上后方紧邻车辆的速度采取车辆运行速度与安全换道间距的最小值,构建适用于爬坡路段的交通流元胞自动机模型;分析车道数、坡度、坡长、车速、大车混入率等因素对爬坡路段通行能力的影响,据此仿真了240种方案。研究结果表明:单向双车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为8%~16%,其中在大车混入率为30%时达到最大值;单向三车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为6%~15%,其中在大车混入率为20%时达到最大值。     

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.     

基于概率计算的车辆碰撞风险模型研究

 为研究面向车辆防撞系统的碰撞风险模型,分析了车辆碰撞风险的概率内涵,根据运动学理论并考虑车辆运行特征,建立了基于概率计算的侧向碰撞风险模型,运用Vissim微观交通仿真等方法模拟常见的车辆运行场景,利用输出数据离线计算风险值,并对仿真结果进行评价。将追尾碰撞发生的过程分为前车减速与前车减速条件下的碰撞两起事件,运用条件概率的思想求出追尾事故发生的概率来表征跟车风险。从安全的本质出发提出了跟车风险的表述方法,建立密度函数模型。在分析前车减速条件下追尾碰撞条件时,从汽车地面力学理论的角度补充考虑了制动系统作用时间、附着系数等影响因素,使模型更接近实际状况,并且将判断的标准由停车距离扩展到了制动全过程的位移。通过与其他风险模型产生的计算结果进行比较分析,发现基于概率计算的碰撞风险模型,能够更好地反映实际交通安全状态,更适用于车辆防碰撞系统。     

双车道公路路侧环境客观安全性评估模型

为了客观评价路侧安全性,从车辆驶入路侧可能性与路侧本体特征安全性两个层次建立路侧环境客观安全性评估模型.将影响路侧安全性的各种路侧本体客观特征指标进行层次划分,在国内外研究成果和一定的调查数据统计分析基础上,确定了各指标安全性等级界定标准,并利用模糊评判方法计算路侧客观特征危险指数.考虑影响车辆侵入路侧的交通组成、线形、路基宽度与路面状况4个客观指标,利用贝叶斯网络方法计算车辆侵入路侧概率.以路侧客观特征危险指数作为X轴,车辆侵入路侧概率作为Y轴构成的平面区域基础上,利用模型综合评价指标作为定量指标进行安全等级划分.研究成果可为路侧安全改进工程方案提供决策依据.     

考虑时延的网联车混合交通流基本图模型

由于智能网联车的不断发展,未来将出现智能网联车和人工驾驶车共同存在的混合交通流,因此,研究道路上的混合交通有助于解决交通拥堵等问题,具有一定的现实意义。为探究这类混合交通流的流量、密度和速度之间的关系,文中综合考虑智能网联车辆退化和车辆时延,建立了自动驾驶环境下混合交通流的基本图模型。首先,确定交通流中的车辆类型和不同类型车辆的比例,并考虑联网智能车辆跟随人工车辆时发生的车辆功能退化;然后,确定3种车辆的延迟时间并改进每种车辆的跟驰模型;在此基础上,同时考虑车辆时延和车辆功能退化两种因素,推导出交通流平衡时的基本图模型,并对模型中的自由流速度参数进行敏感度分析。研究结果表明,智能网联车对混合交通流的最大流量和最佳密度有积极影响,车辆时延有消极影响,自由流速度则对混合交通流的最大流量有积极影响,对最佳密度有消极影响。SUMO仿真结果表明,在不同场景下仿真得到的流量–密度分布点符合理论曲线,验证了文中理论模型的准确性。     

城市混合非机动车流的元胞自动机仿真模型

在我国中小城市中,非机动车流主要由电动自行车与电动三轮车构成,本文针对两种车辆的实际尺寸和驾驶特性的差异,在STNS(Symmetric Two-lane NaSch)模型的基础上,考虑前车速度效应,建立多车道混合非机动车元胞自动机模型。通过计算机仿真,得到在不同电动三轮车比例、慢化概率下、换道概率下的基本图。结果发现,随着电动三轮车比例的增大,出现了偏析的现象,且非机动车流通行能力降低;随着慢化概率的增加,电动三轮车的减速行为更容易引起堵塞;换道概率对非机动车混合交通流影响较小,随着道路占有率的增加,电动自行车换道成功率曲线快速下降到0,而电动三轮车换道成功率曲线则呈现先增加后减少的趋势。     

区域公交车辆调度及购车计划的双层规划模型

借助双层规划模型,从系统的角度探讨了区域公交车辆调度和购车计划之间的有机联系.根据该问题的特征将其等价转化为:考虑车场容量、燃料及污染气体排放量等约束因素,如何在不同车辆数下构建每辆车完成班次的序列以完成所有班次,同时确定每辆车车型,追求车辆利用率最大和购车费用最少.利用遗传算法求解相应车辆数的上下层模型最佳解,比较所...     

一维交通流元胞自动机NS模型的统计平均解耦处理

将文献[12]提出的统计平均解藕处理方法推广应用到一维交通流元胞自动机NS模型，根据概率论的定义，建立一维交通流元胞自动机NS模型多格点耦合的空间关联函数，得出t→∞情况下平均速度随减速概率和车辆密度变化的平均场方程，通过近似解耦处理得出车辆密度、速度及刹车概率三者的关系，模拟结果表明，车流平均速度与理论结果符合得较好。     

考虑车辆动力性能的跟驰模型

针对传统跟驰模型产生过大的加速度问题,采用可变的期望间距模型,并考虑车辆所允许的速度与加速度取值约束,建立了考虑车辆动力性能的微观跟驰模型,模拟加速度与速度、车间距的变化关系,并进行仿真分析。研究结果表明:加速度最大值取4 m/s2时,流量-密度曲线由线性区自由流和非线性区协同阻塞流组成;当加速度最大值为5 m/s2时,流量-密度曲线分成3段,分别是线性区自由流、非线性区协同阻塞流和交通量基本恒定的宽幅阻塞流;随着加速度的变大,流量-密度曲线由2相变成3相,且协同阻塞区变宽,交通流的稳定性变差;同Bando模型及多相模型相比,该模型能更好地反映交通流的实际特性。     

方法对于大粘度差两相流的模拟

为了模拟具有大粘度差的两相流,对Boltzmann(LB)方法中的伪势多组分模型进行了改进.伪势模型将粒子作用力转化为速度形式,再将其引入离散的LB方程.改进模型把力的添加形式变为将力离散处理后,引入离散的LB方程中,以此提高数值计算的稳定性.该模型能够比原伪势模型得到更小的虚假速度和更大的粘度差.通过对沥青-水的大粘度差两相流体和粘性指进现象的模拟,验证了改进模型的正确性和有效性.该模型具有较好的适用性,它能模拟的两相流体最大粘度差可达到4 510倍.     

格子Boltzmann方法对于大粘度差两相流的模拟

为了模拟具有大粘度差的两相流,对Boltzmann(LB)方法中的伪势多组分模型进行了改进.伪势模型将粒子作用力转化为速度形式,再将其引入离散的LB方程.改进模型把力的添加形式变为将力离散处理后,引入离散的LB方程中,以此提高数值计算的稳定性.该模型能够比原伪势模型得到更小的虚假速度和更大的粘度差.通过对沥青-水的大粘度差两相流体和粘性指进现象的模拟,验证了改进模型的正确性和有效性.该模型具有较好的适用性,它能模拟的两相流体最大粘度差可达到4 510倍.     

一种改进的微观跟驰模型

根据交叉口区域内车辆行为的特殊性，在交通仿真中采用跟驰理论对交通流进行研究．针对目前纯微观跟车模型没有考虑驾驶员反应时间的情形，提出了一种改进的微观跟驰模型．该模型根据车辆行驶特点对道路进行区域划分，能结合交叉口区域的特点，确定车辆最小和最大安全距离的界限值，并充分考虑了驾驶员反应时间造成的延迟对于车辆行驶速度和加速度的影响．通过仿真实验，进一步证实了模型的有效性．     

有障碍物通道内双向行人流的自组织现象

采用改进社会力模型研究了有障碍物的通道内双向行人流的自组织现象.在模型的自驱力项中同时考虑了静态场和视野场的作用.每个行人根据静态场确定期望运动方向,并根据其视野场确定可行的路径.通过数值模拟研究了周期性或开放性边界条件下圆柱和隔栏的不同放置方式对行人流的影响.虽然存在障碍物,自组织成行仍是双向行人流的主要特征,而通道内则呈现了更丰富的行人流运动斑图.模拟结果表明:在周期性边界条件下障碍物往往会引起通道堵塞,降低行人的平均速度;在开放性边界条件下,水平壁上设置短的垂直隔栏可以减少行人的行程时间,并使发生堵塞的概率减小.     

基于贝叶斯网络模型的车辆碰撞概率预测

为准确研判道路交通环境中车辆发生碰撞的可能性,辅助驾驶人及时采取有效的避障决策,文中结合驾驶人、车辆、道路、环境四方面影响因素构建贝叶斯网络,提出了基于贝叶斯网络模型的车辆碰撞概率预测方法。利用Uc-road仿真软件对青岛市黄岛区前湾港路周边交通场景建立仿真模型,采用仿真数据与交通调查实际数据相结合的形式对模型进行验证。研究表明,利用贝叶斯网络模型预测的车辆碰撞概率与实际计算概率的最大有效绝对误差为0. 016,模型能够准确地预测车辆碰撞的概率,可为驾驶人在异常工况下避障提供决策依据。     

基于最低价中标法的最优投标报价模型

为了使施工企业在投标报价时获得最大的中标概率和最高的利润率,结合评标采用最低价中标原则,建立了使中标概率最大、利润率最高的多目标决策模型,并将该模型转换为使期望利润率最大的投标报价模型.根据施工企业的资金问题,以及银行的存款利率和贷款利率,分别给出了在不考虑资金问题、考虑贷款利率和考虑存款利率这3种不同情况下的最优投标报价,以及与之相对应的中标概率和利润率,为具有不同经济实力的施工企业提供了投标依据.最后对模型的结果进行了合理的分析,得出了最优投标报价主要由施工企业的工程成本所决定.     

一种自适应普遍路况的元胞自动机交通流模型

在Nagel-Schreckenberg(NaSch)模型的基础上,考虑重力对行驶坡道上车辆的影响,将时间与空间上连续的加速、减速效应离散化,以概率pup和pdown的方式进行一次性速度补偿,提出一个改进的NaSch模型,并对改进的模型进行计算机数值模拟.模拟结果显示,改进后的模型能准确反映特殊路段对行驶车辆的影响,同时再现了与实际交通相一致的时走时停交通波等复杂的非线性现象,能自动适应普遍路况.     

基于平均速度信息的城市交通路径诱导策略

文章采用元胞自动机模型对曼哈顿类型的城市交通系统进行建模。在该模型中,车辆选择平均旅行时间最短的路径进行行驶,而路段平均行驶时间由路段平均速度决定。车辆在网络中随机地产生目的地。通过计算机模拟能够观察到,该路径诱导策略相比较于Li模型而言,系统的临界密度增大了,系统最大流量提高了,系统存在自由流、稳定流、完全堵塞3种状态。此外,该文考虑了城市网络中不同动态车比例对系统的影响,发现存在一个最优的动态车比例,使得系统车辆平均旅行时间最小,并进一步考虑了信号灯时长以及信息采集间隔对系统的影响。     

过饱和信号交叉口的多目标控制模型

过饱和条件下信号交叉口优化控制往往是采用可以接受的最大信号周期,忽略了其他性能指标,并非真正意义上的最优。本文以典型的十字交叉口、四相位信号控制为例,根据车辆初始排队长度、车辆实时到达率和离开率,通过对各进口道的延误、通行能力及排队长度分析,建立了过饱和条件下以平均车辆延误最小、通行能力最大、平均车辆排队长度最小为目标函数的多目标信号优化控制模型。该模型以实时交通流的到达情况为依据进行实时优化,不仅考虑了交叉口的交通效率,还考虑了其效益指标,为研究过饱和条件下交叉口的多目标分析提供了有用信息。