元胞自动机双车道模型耦合效应研究

将元胞自动机的演化与交通规则相联系，建立元胞自动机交通流模型。研究由快慢双车道组成的交通系统当车道的车辆密度不对称时所引起的系统交通流特性的变化。计算机数值模拟结果表明，在不同的初密度分布条件下，双车道模型呈现出无耦合的自由运动相，有耦合的自由运动相，有耦合的两道各为局部阻塞相与畅通相的混合相似及无耦合的局部阻塞相等各种自组织行为。     

基于强化协作博弈方法的双车道混合交通流特性

对元胞自动机引入Gipps跟驰模型,并结合改进的Q强化学习方法分别建立普通车辆及智能网联车的微观行驶策略,提出了一种新型的混合交通流演化仿真方法.然后,利用数值模拟方式对双车道交通环境进行仿真,探索智能网联车对混合交通流的动态影响.结果表明,相比于元胞自动机构建的普通车辆智能体,改进的Q强化学习方法训练的智能网联车智能体具备更强的连续时空环境适应能力,双车道环境下道路通行能力随着智能网联车渗透率的提升而增大,最高可提升45.34%.此外,智能网联车渗透率的提高会降低车群低效的换道行为,拓宽高通行能力水平下的车辆密度范围,有利于改善交通拥堵.     

基于元胞自动机的双车道环岛交通流特性研究

针对以元胞自动机模型模拟单车道环岛交通行为推断多车道环岛交通流特性的局限性,通过分析双车道环岛上车辆在自由流下的期望行驶路线、在非自由流下的期望换道临界位置和极限位置,描述双车道环岛上车辆的换道决策,建立双车道环岛的元胞自动机模型。数值模拟分析结果表明:环岛总延误时间与环岛限速、车辆驾驶员熟练程度以及车辆左转概率有关,同时也受环岛周长的影响;在其他因素不变的情况下,若环岛周长越小、车辆限速越大、车辆左转概率越小以及驾驶员熟练程度越高,则环岛总延误时间越小。     

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.     

基于模糊推理的驾驶员换道模型

以换道过程中目标车道跟随车为研究对象,对跟随车与换道车之间的交互行为进行分析,采用模糊推理技术进行建模;选取相对间距、相对速度、最迟换道距离、驾驶员性格等作为模糊推理系统输入变量,换道支持度为输出,构造3类不同换道方式的模糊规则,建立基于模糊推理的车辆换道模型。结果表明:根据模糊推理的特点设计的换道模型能够反映车辆驾驶行为的自主特性;通过改变交通流密度进行数值模拟分析发现,相比于强制换道和对称双车道元胞自动机模型,协作换道模糊推理模型提高了整个路段的交通流平均速度,减少了路段交通拥挤。     

一种高速公路隧道交通流元胞自动机模型

针对高速公路隧道交通瓶颈,通过分析高速公路隧道区域通行环境特性,研究车辆行驶在高速公路隧道路段时的换车道、加速、减速等微观交通现象,在双车道元胞自动机模型STCA模型基础上,引入车辆速度控制条件和车道控制条件,提出了一种高速公路隧道交通瓶颈元胞自动机模型,分析了不同长度高速公路隧道对区域路段交通流的影响。研究结果表明：建立的模型能够模拟车辆在高速公路隧道区域的时空变化特征;高速公路隧道瓶颈会对紧邻瓶颈下游的特定长度路段的交通流产生缓冲作用;隧道路段区域的最大流量以及平均车速与无隧道路段区域相比,将会随着隧道长度的增加而逐渐降低。     

考虑鸣笛效应的城市路段机非混合交通流模拟

针对具有机非分隔线的城市道路,自行车试图超越前方较慢车辆而越线占用机动车道的现象,采用多车道元胞自动机模型对考虑机动车鸣笛效应下的机非混合交通流进行建模与数值模拟,以衡量鸣笛对自行车越线行驶下的机动车及自行车交通特性的影响.通过仿真实验,发现在机动车中等密度条件下,鸣笛对自行车的越线行为有明显的抑制作用,进而在自行车中等密度范围内,能够提高机动车流量,增加路段输运量,而在自行车高密度条件下将降低自行车流量,进而降低路段输运量.而在机动车低密度及高密度范围内,鸣笛的作用不明显.研究发现,鸣笛效应的引入能够使机非混合交通流元胞自动机的模拟更为接近实际交通运行状况.     

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.     

单速及多速车道元胞自动机交通流模型研究

通过计算机数值模拟,得到了单速车道和多速混合车道元胞自动机交通流模型的基本图,并对这两种模型的交通流特性进行了分析和讨论。     

基于元胞自动机理论对双车道交通模型的改进

为了提升道路的交通运行流量,建立了模拟双车道交通流行驶的元胞自动机模型,作出在不同行车规则和不同交通条件下的车辆运行情况的时空轨迹图,找到了行车规则影响交通流的根本因素,并合理优化行车规则,改进了道路的实际通行能力.     

基于自然驾驶数据的高速公路出口区换道风险模型

依托上海自然驾驶实验数据,提取高速公路出口区的交通流特性数据和驾驶行为样本.以单向四车道高速公路出口为例,考虑不同道路交通环境和出匝换道路径因素,基于比例优势模型构建高速公路出口区换道风险模型.在该模型基础上生成换道风险图谱,解析高速公路出口区换道风险分布特征,为车流控制管理提供理论决策支持.     

考虑预估驾驶行为的跟驰模型及其稳定性分析

在 OV 模型的基础上,进一步考虑预估驾驶行为对车流的影响,提出一个新的跟驰模型以获得预估驾驶行为与交通拥堵的关系。通过对新模型进行稳定性分析得到了系统的临界稳定条件。数值仿真结果表明：新模型能够模拟诸如时停时走、系统临界相变等实际交通现象,较 OV模型更贴近于实际。同时,预估驾驶行为增强了交通流稳定性能,提高了车流陷入交通阻塞状态的阈值。最后以车速的平滑度和波动幅度最小为评价指标得到了新模型中预估参数的最优取值范围。     

非均匀路段交通流的元胞自动机模拟

基于细化的 VDR(velocity-dependent-randomization) 模型研究了交通灯控制下非均匀路段道路交通流的演化特征, 并在周期边界下讨论了同相、反相和自组织 3 种交通灯策略对道路通行效率的影响. 模拟结果表明: 对于均匀路段, 低密度下采用同相和反相策略都会出现绿波现象. 同相策略时交通流对路段长度变化不敏感, 而反相时则影响明显, 尤其是存在明显小于平均路长的短路段, 绿波现象也会受到抑制. 在自组织交通灯策略下, 路段交通流对于路段长度变化不敏感, 道路通行效率明显提高, 并在一定密度范围内再现绿波现象.     

基于细胞自动机的信号控制交叉口交通流模拟

应用细胞自动机方法对信号控制交叉口的动态交通流进行建模和模拟,可以使比较复杂的交通状态模拟用相对简单的计算来实现。介绍了几种用于交通流模拟的细胞自动机模型及其研究进展,在上基础上,给出了一种新的细胞自动机模型来描述车辆在交叉口的转移状态,讨论了交通拥挤和延误的二维演变,并用这一方法模拟了不同规则下的车道变换问题,通过比较模拟结果和原始输入方案可以优化信号配时。     

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型.该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模.这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集.同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量.该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行.同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图.提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测.     

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。     

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。     

基于分层logit模型的车辆换道行为研究

研究分析复杂交通场景中车辆换道行为,揭示车辆运行特性及其规律。基于效用理论方法,以实现驾驶行为决策效用最大化为目标,建立车辆换道分层Logit模型。系统分析影响车辆行为变化的因素,建立各层次参数变量相关模型。仿真分析表明:较一般的车辆行为模型,车辆换道分层Logit模型更能准确地描述实际交通场景中车辆换道的行为决策过程,有效提高车辆运行效率。研究结果为智能车路协同与交互行为、车辆可变限速技术、自适应巡航控制技术等提供理论依据和技术支撑。     

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.     

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.