基于元胞自动机的路段混合交通特性分析

论文摘要

我国城市道路交通流主要是由机动车和非机动车构成的混合交通流。机动车和非机动车之间的干扰现象广泛存在。这给我国交通管理带来了很大的难题。为了更好地对这一现象进行分析和研究,本文建立了三个基于元胞自动机的模型,用来分析实际道路上的混合交通流现象,并通过计算机仿真的手段分析路段混合交通特性。这三个模型分别是:机动车和非机动车完全隔离状态下的混合交通流元胞自动机模型机动车和非机动车划线隔离状态下的混合交通流元胞自动机模型机动车和非机动车完全混行状态下的混合交通流元胞自动机模型本文对以上三个模型进行仿真运算,分析了车道占用率对流率、车辆密度和平均速度的影响、车辆混合比例系数对流率的影响。最后对三个模型的仿真结果进行了汇总分析。从三个模型的仿真结果图可以看出:划线隔离模型的仿真结果与实际情况最接近。本文从模型的规则、模型的数据和模型的结构三个方面对其进行了验证,结果显示,模型的仿真结果与实际基本相符。本文的主要创新点在于提出了可以描述不同宽度车辆的混合交通流元胞自动机模型,并且根据不同的道路隔离方式(完全隔离、划线隔离和完全混行)设计了不同的混合交通流元胞自动机模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 研究思路和研究内容
• 1.2.1 研究思路
• 1.2.2 研究内容
• 第二章 国内外研究现状综述
• 2.1 交通流理论的研究与进展
• 2.1.1 交通流流体力学模型
• 2.1.2 交通流气体动力论模型
• 2.1.3 交通流跟驰模型
• 2.1.4 交通流元胞自动机模型
• 2.2 TCA 模型国外研究现状综述
• 2.3 MTCA 模型国内研究现状综述
• 第三章 混合交通流特性分析
• 3.1 车辆外形尺寸分析
• 3.1.1 自行车的外形尺寸
• 3.1.2 汽车的外形尺寸
• 3.2 车辆行驶速度分析
• 3.2.1 自行车行驶速度分析
• 3.2.2 路段上汽车行驶速度分析
• 3.3 自行车运行特性分析
• 3.3.1 摇摆性
• 3.3.2 群体性
• 3.3.3 离散性
• 3.3.4 潮汐性
• 3.3.5 多变性
• 3.4 自行车流横向分布特征
• 3.5 自行车对路段交通特性影响原因分析
• 3.5.1 非机动车道负荷度
• 3.5.2 机动车道负荷度
• 3.5.3 公交站点
• 3.5.4 路边停车
• 3.5.5 路边交通违章
• 3.6 车辆当量换算系数分析
• 第四章 模型与方法
• 4.1 模型的建立
• 4.1.1 车辆的建模
• 4.1.2 道路的建模
• 4.2 假设条件
• 4.3 模型1：完全隔离
• 4.3.1 模型描述
• 4.3.2 模型规则
• 4.3.3 自行车当量换算系数的计算
• 4.4 模型2：划线隔离
• 4.4.1 模型描述
• 4.4.2 模型规则
• 4.4.3 自行车当量换算系数的计算
• 4.5 模型3：完全混行
• 4.5.1 模型描述
• 4.5.2 模型规则
• 4.5.3 自行车当量换算系数的计算
• 第五章 仿真验证与结果讨论
• 5.1 仿真软件
• 5.1.1 Matlab 产生的历史背景
• 5.1.2 Matlab 功能特点
• 5.1.3 Matlab 对元胞自动机模型的适用性
• 5.2 仿真思路
• 5.2.1 基本仿真思路
• 5.2.2 仿真流程图
• 5.3 仿真方法
• 5.4 仿真结果分析
• 5.4.1 车道占用率C 对流率Q 的影响
• 5.4.2 车道占用率C 对交通密度K 的影响
• v 的影响'>5.4.3 车道占用率C 对平均速度avg_v的影响
• 5.4.4 车辆混合比例系数n 对流率Q 的影响
• 5.4.5 仿真结果汇总分析
• 第六章 模型验证
• 6.1 模型规则验证
• 6.1.1 方向选择规则的验证
• 6.1.2 规则应用范围的验证
• 6.2 模型数据验证
• 6.2.1 机非隔离效果验证
• 6.2.2 自行车当量换算系数验证
• 6.3 模型结构验证
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要工作及研究成果
• 7.2 展望及建议
• 7.2.1 展望
• 7.2.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文