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.     

元胞自动机FI交通流模型的能耗研究

在周期边界条件下,通过引入确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布,研究单一交通流元胞自动机Fukui-Ishibashi模型(FI模型)的能耗问题.研究发现,FI交通流模型的能耗在最大流量处发生不连续的变化,急剧减少趋近零,其左右各存在交通能耗极大值.在最大流量处,确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布最小,交通能耗随着车辆最大速度的增大,车辆长度的增长和随机减速概率的增大而增加.     

交通流中的自组织临界性研究

交通流元胞自动机模型呈现出显著的车流自组织临界性及从自由运动相到堵塞相的相变行为。由于交通流模型中车辆之间的复杂耦合作用所引起的高阶时空关联,采用传统的考察局域点车辆占据状态的动力学演化方法,尚未有任何国内外学者得到过高速车辆的一维和二维交通流模型的相变基本图的精确解析描述。作者摒弃传统思路,采用以相邻车辆距离为变量的全局动力学演化考察方法, 通过完全严格的逻辑推理及统计力学细致平衡条件的运用,首次给出了允许高速车随机减速的一维交通流Fukui-Ishibashi元胞自动机模型相变基本图曲线的解析平均场方程,所得结果与模型的直接数值模型可以精确地吻合。基于交通流中实际车辆的加速及延迟行为,进一步提出两种新的一维交通元胞自动机模型－限制加速模型和追尾车随机减速模型。应用考察车距动力学演化的方法,仍然能够得到两个新模型相变基本图的精确解析平均场方程。这些精确解析结果的获得既对于交通流复杂系统的自组织临界性和相变行为提供了基本的物理理解,又对于高速公路实际交通运输的信息管理和控制具有指导意义。     

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。     

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.     

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。     

延迟概率和路内停车带长度对道路交通的影响

基于NaSch交通流模型,建立有路内停车带的单车道元胞自动机模型,并提出车辆能耗的公式,旨在研究周期边界条件下车辆的延迟概率和路内停车带长度对交通流和车辆能耗的影响.模拟的结果是:车辆在经过路内停车带时的延迟概率越大、路内停车带越长,道路上的车流量和平均速度就越小,车辆的能耗值也越小,道路交通越拥堵.     

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。     

敏捷驾驶在交通流中的作用

在交通流NaSch模型的基础上,考虑了当车辆速度大于车间距时,司机对前车的敏感驾驶随机减速行为,其概率与最大速度驾驶及延迟加速的随机过程不同,由此提出了一维交通流元胞自动机模型．计算机数值模拟结果得到的基本图显示出交通容量非常接近实测的交通容量,而且还显示出亚稳态特征、滞后效应和相分离现象等复杂的实际交通行为;这都是由于敏感驾驶所导致的,而且表明交通流元胞自动机模型演化步骤的顺序对交通流的状态起了很大的作用．并且这样的模型是合理和符合实际的．     

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.