基于社会力的城市道路混合交通流建模与分析

论文摘要

混合交通流是我国城市道路交通的一个主要特征,其独特的构成结构是城市道路交通中交通拥堵和交通事故的重要诱因。本文以社会力模型为基础构建了城市道路路段机非混合交通流的动力学分析模型,该方法考虑了车辆在行驶过程中同时受到内在和外在两种力的作用,内在作用力是车辆为达到最佳行驶速度而产生的内在驱动力,外在作用力则包括了其它机动车辆和非机动车辆对该车辆的干扰作用力和道路边界对该车辆的限制作用力,车辆行驶过程中的各种交通行为均是在内外作用力的共同作用下发生的。论文分别对车辆行驶过程中所受到的内在和外在作用力进行了定量分析,在此基础之上分别建立了机动车流、自行车流以及机非混合交通流的社会力模型,并进行了模拟分析,主要得出了如下结论：1.通过对机动车的换道超车行为的建模分析,发现在车流密度较小时,机动车的换道超车行为可提高道路的通行能力,提高道路的使用效率；而在车流密度较大时,换道超车行为对其他机动车辆产生较大影响,导致道路通行能力下降。2.通过对存在机、非分隔带时的自行车流的模拟分析,发现所建立模型可较好的呈现道路通行能力、车辆平均速度及车流密度三者间的相互关系,模拟结果表明自行车流处于非拥挤状态时,车辆的平均速度分布在一个较小的区间内,这一规律与相关的自行车流实际调查数据相符。3.通过对不存在机非分隔带时自行车-机动车混合交通流的模拟分析,重点对机非混合交通流中的交通事故安全风险进行了研究。论文采用机动车的“紧急刹车概率”作为机动车交通流交通安全风险评价的指标,研究发现混合交通流的交通事故安全风险与车流密度呈正比关系,相对于高密度的机动车流,混合交通流中机动车车流密度较低时的安全风险相对较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 交通流理论研究概况
• 1.2.2 混合交通流研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 混合交通流特性分析
• 2.1 混合交通的成因及特点
• 2.1.1 机非混合交通的成因
• 2.1.2 机非混合交通的特性
• 2.1.3 机非干扰分析
• 2.2 机动车交通流的构成及特性
• 2.2.1 驾驶者的交通特性
• 2.2.2 车辆的交通特性
• 2.2.3 道路交通特性
• 2.2.4 视野范围
• 2.3 小结
• 第三章 机非混合交通流社会力模型
• 3.1 社会力模型概述
• 3.2 机动车流社会力模型
• 3.2.1 前向驱动力
• 3.2.2 车辆间相互作用力
• 3.2.3 边界作用力
• 3.3 自行车流社会力模型
• 3.4 自行车-机动车混合交通流社会力模型
• 3.5 社会力模型中不同类型边界分析
• 3.6 几点说明
• 3.7 小结
• 第四章 机动车流社会力模型微观仿真
• 4.1 参数设置
• 4.1.1 前向驱动力
• 4.1.2 车辆间相互作用力
• 4.1.3 边界作用力
• 4.1.4 其他参数设置
• 4.2 机动车流量-密度关系模拟
• 4.2.1 建模与参数设置
• 4.2.2 模拟结果分析
• 4.3 路段机动车流超车与换道行为模拟
• 4.3.1 换道超车行为分析
• 4.3.2 换道超车行为建模
• 4.3.3 模拟结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 路段混合交通流社会力模型微观仿真
• 5.1 自行车交通行为模拟分析
• 5.1.1 模拟指标确定
• 5.1.2 参数设置
• 5.1.3 结果分析
• 5.1.4 小结
• 5.2 自行车-机动车混合交通流模拟分析
• 5.2.1 交通事故风险分析
• 5.2.2 交通安全风险问题界定
• 5.2.3 建模及参数标定
• 5.2.4 模拟结果分析
• 5.2.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文主要研究成果
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果