论文摘要
我国是一个人口众多的国家,随着近年来经济的高速增长和人民生活水平的提高,以及城镇化政策的实施,我国的机动车数量在急剧增加,城市交通量因而迅速增大,交通的一系列负面因素如事故,拥堵,环境污染越来越成为人们关注的焦点,我国每年因交通拥堵造成的GDP损失高达5%—8%。解决交通问题不能只依靠盲目地增加交通设施,对交通科学地管理和规划实为当务之急,而这些必须建立在对交通问题作科学研究的基础上。各国专家学者们对于交通问题的研究开展已久,并取得了很多重要的成果,产生了巨大的经济效益。我国每年在交通建设方面都投入巨资,交通流研究也开始引起关注并得到重视。交通流研究是一个涉及物理、数学、计算机、工程、环境等许多学科的交叉边缘学科,本文的工作主要着眼于城市的交通问题,运用交通流元胞自动机模型和各向异性流体力学模型,模拟和分析城市交通中一些有特点的交通状况:(一)行人自助红绿灯(或称行人自助红绿灯)是一类比较特殊的红绿灯,它对主干道交通的影响有别于普通红绿灯。因为穿越主干道的行人流速度慢,可压缩性大,随机性强,普通红绿灯应用于此将有很多缺点。行人自助红绿灯的触发有随机性,因此主干道的连续车流会被随机地阻断,引起间断流。本文工作之一是应用NaSch模型模拟和分析行人自助红绿灯在城市主干道中的影响,并对模拟的结果进行了分析,行人触发概率是一个重要的参数,它影响着主干道车流从自由流到随机截断再到周期截断的过程。(二)在实际的城市交通流中,车长也是影响交通的因素之一,因此,有一些学者引入了多元胞的交通流元胞自动机模型,即不是一辆车占据一个格点,而是一辆车占据其前进方向上连续的若干个格点,这样更易于模拟城市交通中复杂的车辆行为。我们对双车道情况的多元胞NaSch模型进行了数值模拟和分析,发现车长因素对模型的影响至少有两方面:一是车长过长时,因速度值太大引起车辆延迟作用的减弱,导致出现类似VDR模型的亚稳态;二是车流扰动效应的凸现,产生的影响是换道车辆对整体流量的微扰作用加剧引起流量的减小。(三)本文还利用各向异性流体力学模型模拟了交叉路口右转车流的交通情况,并与实测结果比较分析。在模拟结果与实测结果基本吻合的基础上,我们假设了两种右转方式,并进行了数值模拟和实用性分析:一是右转车辆通过长度不同的右转车辆专用车道,从交叉口下游进入目标车道,二是车辆在交叉口和交叉口下游都可以进入。在文章的最后,我对自己的工作进行了总结,并展望未来的交通流理论研究。