考虑ASD和LCR的高速公路多车道交通流元胞自动机模型

采用多车道元胞自动机模型,分析了考虑平均速度差(Average Speed Difference,ASD)和车道变换规则(Lane Changing Rules,LCR)的高速公路基本路段交通流特性。通过计算机仿真模拟,分别给出了不同车速离散度和车道变换规则条件下的微观交通流量、速度和密度的关系。研究结果表明:车速离散状况越明显,交通流整体速度下降越严重,极限状态下车速离散度使交通流整体速度下降了163%;选用鲁莽型换道规则可使高速公路基本路段的交通流密度下降18%,平均速度提升29%;提出的改进元胞自动机模型通过仿真模拟交通流,可对改善道路的通行能力、提高道路资源的利用效率提出参考依据。     

考虑驾驶愤怒的元胞自动机交通流模型

驾驶员在愤怒时的驾驶行为表现与正常驾驶时存在较大的差异,这些行为差异会影响车辆的运行速度、运行轨迹等,进而对道路交通流产生影响.文中在NaSch元胞自动机交通流模型的基础上,考虑愤怒驾驶行为的特点,从运行速度、换道条件和安全距离3个方面重新确定元胞更新规则,构建考虑驾驶愤怒情绪的周期边界条件下双车道元胞自动机交通流模型.在MATLAB环境下,对所建模型与普通NaSch交通流模型进行对比仿真分析.结果表明,驾驶愤怒所引起的行驶速度变化对交通流影响明显.     

双车道普通车辆-自动货车混合驾驶交通流建模与仿真

作为未来交通的一部分,自动货车队列被认为是最早实现的自动驾驶场景之一.为深入探讨普通车辆与自动货车构成的混合交通系统可能呈现的特征及其原因,分别建立了适用于描述普通车辆和自动货车驾驶行为的元胞自动机(Cellular Automaton,CA)模型,运用数值模拟的方法探究交通流状态的演变过程.研究发现：双车道环境下自动货车的加入是一把“双刃剑”,在交通流密度较低且自动货车占比较小时,对普通车辆影响甚微;在交通流密度较高且自动货车占比较高时,普通车辆换道条件苛刻导致换道频率降低,无法获取更高车速进而影响了整个道路系统的通行效率.     

融入公交车与自动驾驶车队的异质交通流模型

为研究网联自动驾驶车（connected autonomous vehicle, CAV）和人工驾驶车（human-pilot vehicle, HPV）所组成的异质交通流特性及公交车驾驶行为对环境的影响，首先，分析异质交通流中的4种跟驰模式：人工驾驶小汽车跟驰、人工驾驶公交车跟驰、自适应巡航控制(adaptive cruise control, ACC)跟驰和协同自适应巡航控制(cooperative adaptive cruise control, CACC)跟驰；接着，基于各跟驰模型的特点，构建车辆跟驰和换道的元胞自动机模型，综合考虑CAV车队特性、驾驶员与CAV各自反应时间特性以及HPV加塞特性，并利用跟驰模式判断参数融合不同跟驰模式特性，实现统一的模型表达；最后，仿真分析不同CAV渗透率下CAV排队强度及公交车换道行为对交通流的影响.结果表明：在一定的CAV渗透率下，促使CAV形成队列比单纯提高CAV渗透率更能有效提升道路通行效率；适量的公交换道有助于充分利用道路通行能力，过多的公交换道则会妨碍正常交通，公交换道对交通流造成的通行效率衰减随CAV渗透率的增大而减小；同步流状态...     

基于元胞自动机的港口道路纵坡度设计方法

以机动车辆的动力性能、跟驰行为和换道行为作为生成规则,构建港区车辆纵坡行驶的元胞自动机仿真模型,针对港区道路纵坡优化设计,提出优化的纵坡设计参数,并运用研究成果对天津临港A30路互通立交的纵坡设计进行论证和优化,对于提高港区道路的交通安全、通行能力等具有重要的意义。     

基于元胞自动机的港口道路纵坡度设计方法

以机动车辆的动力性能、跟驰行为和换道行为作为生成规则,构建港区车辆纵坡行驶的元胞自动机仿真模型,针对港区道路纵坡优化设计,提出优化的纵坡设计参数,并运用研究成果对天津临港A30路互通立交的纵坡设计进行论证和优化,对于提高港区道路的交通安全、通行能力等具有重要的意义。     

非港湾式公交停车影响下的交通流元胞自动机模型

文章以包含非港湾式公交停靠站的城市单向双车道路段为研究对象,在分析其相关交通特性的基础上,对路段元胞自动机模型做出改进,建立反映真实交通流的元胞自动机模型,通过模型可以得出公交车道路占有率与路段交通流量和车辆平均速度的关系.     

山区高速公路速度限制优化设计研究

在分析车辆经过山区高速公路弯道、纵坡上坡的交通流特点和山区高速公路速度限值所受到的各种影响因素的基础上,应用元胞自动机理论建立山区高速公路弯道、长坡的某路段的微观交通流模型,运用仿真实验分别确定弯道路段最优速度限制值和长坡路段最优速度限制值,并提出设置路面物理设施和路侧电子设施与速度限制措施相结合的速度限制设计内容。     

基于元胞自动机的竞争型换道模型

为研究车辆在换道过程中存在的互不相让、相互竞争的现象,运用元胞自动机理论,提出一种竞争型的换道模型。首先,将换道分为换道需求判断和换道实施过程两部分;然后,在需求判断中引入邻车道速度累积优势,在换道实施过程中引入竞争程度定义换道新规则;最后,在不同交通密度下对竞争换道模型进行仿真,并与自由换道和协作换道进行对比分析。结果表明：不同密度下协作换道模型得到的车流量和车辆平均速度均高于其他换道模型;在一定密度范围内,竞争换道得到的车流量和车辆速度比自由换道高;但当密度较高时,竞争换道对车辆的速度以及交通密度可能产生负面影响。这说明协作换道能提高车辆速度,有效缓解交通阻塞;而竞争换道对车辆速度的提升不明显,并且采用竞争换道对交通流有影响,有时可能会降低道路的通行能力。     

无信号T型交叉口左转车辆转向灯对交通流影响研究

为研究无信号T型交叉口左转车辆转向灯对道路交通流的影响,建立无信号T型交叉口处路段元胞自动机模型,在开放边界条件下研究左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离对交叉口处交通流影响.研究表明:左转车辆转向灯开启位置距交叉口的距离与交叉口处路段平均行驶速度、车流密度关系密切.左转车辆在通过无信号T型交叉口之前,提前开启转向灯为后方车辆提供变道信息,有利于提高交叉口处的车流通行效率,但过早开启转向灯会造成道路资源浪费,同时降低相邻车道的车流通行效率,会对相邻车道车辆的正常行驶产生较大影响.     

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在NS模型基础上,考虑到公交车进出站的优先权、逐步变速等因素,建立了多站台港湾式公交站混合交通流双车道元胞自动机模型.通过模型模拟,对比分析了单站台和多站台港湾式公交站两种停靠方式的交通流特性,研究了多站台港湾式公交站的站台长度、站台间距以及公交车比例对交通流的影响.结果表明,在公交车密度较大的路段上,设置多站台港湾式公交站并选择适当站台长度、站台间距可以提高车站的处理能力,更有效的缓解由公交站引起的道路拥堵,从而提高道路的通行能力.该模型作为城市现有道路改造时确定公交车站停靠方式及站台长度的参考.     

三车道中公交车密度对交通流的影响研究

通过建立三车道上的交通流元胞自动机模型来仿真三车道中公交车对交通流的影响.在模型中引入了小汽车和公交车的行驶特性.对两种车辆的换道规则考虑了司机的驾驶心理,合理控制车辆换道的概率.通过数值模拟得到了分别随小汽车和公交车密度的增大时,公交车和小汽车流量的变化规律.说明只要合理控制小汽车密度,公交车对交通流量的影响是有限的.但是当小汽车的密度较大时,公交车密度的增大会严重影响道路的交通流量.     

多车道元胞自动机换道决策模型的冲突处理策略

换道模型是多车道元胞自动机交通流模型的核心子模块之一,在分析现实中驾驶员执行换道时处理车辆冲突过程的基础上,依据其蕴含的不同换道驾驶行为特征把驾驶员采取的换道冲突策略划分为保守型、机敏型与激进型3 类,并通过进一步优化车辆状态更新算法,提出了换道冲突处理多策略,车辆状态更新次序随机的多车道换道模型.运行模型获得不同空间占有率条件下,驾驶员分别采取保守、机敏或激进策略时所产生的换道动机次数和换道成功次数.通过数据分析发现：在特定空间占有率区间,不同换道冲突处理策略将引起较显著换道动机概率差异与换道成功概率差异.     

基于元胞自动机的城市道路偶发性拥堵交通行为模拟

以元胞自动机模型为基础,在传统的车辆换道规则上,引入驾驶人行为因素,根据不同区域交通流特点和驾驶行为特点,给出了不同的车辆换道规则,建立了一种适用于城市道路偶发性拥堵交通流行为分析的元胞自动机改进模型。并利用该模型,模拟分析了偶发性拥堵发生时不同车流密度的车辆排队和平均车速情况。     

多车道元胞自动机换道决策模型的冲突处理策略

换道模型是多车道元胞自动机交通流模型的核心子模块之一，在分析现实中驾驶员执行换道时处理车辆冲突过程的基础上，依据其蕴含的不同换道驾驶行为特征把驾驶员采取的换道冲突策略划分为保守型、机敏型与激进型3 类，并通过进一步优化车辆状态更新算法，提出了换道冲突处理多策略，车辆状态更新次序随机的多车道换道模型.运行模型获得不同空间占有率条件下，驾驶员分别采取保守、机敏或激进策略时所产生的换道动机次数和换道成功次数.通过数据分析发现：在特定空间占有率区间，不同换道冲突处理策略将引起较显著换道动机概率差异与换道成功概率差异.     

基于元胞自动机的高速公路货车结伴行为研究

为了研究高速公路货车结伴行为,本文建立了一种适应于结伴货车车队的双 车道元胞自动机模型.分析了高速公路货车结伴特性及其对道路交通流的整体影响.研究 表明,结伴车辆在时空上是一个紧密联系的整体,流量较大时,车头时距分布曲线呈双峰 分布形式.同一流量时,不同长度车队间的平均速度差异较小,车队能保持较理想的速度 平稳行驶.结伴车队的存在激增了普通车辆的换道频率,改变了交通流状态,使基本图出 现明显的中断现象,当车队长度较长时,限制了同步流的产生.所提出模型刻画了高速公 路上货车主动结伴出行行为,为特殊情况下的交通流特性研究提供了参考和借鉴.     

高速公路低速货车混入率对小型车的影响

采用VISSIM软件,分别针对顺直路段和曲线路段不同交通流状态下不同低速货车混入率进行模拟仿真,引入速度差概念分析低速货车混入率对小型车的影响.仿真结果表明,随着交通量以及货车混入率的增加,小型车行驶速度出现明显变化,并且最终接近货车的行驶速度.与顺直路段相比,曲线路段低速货车对小型车的影响更为明显,随着货车混入率的增加,两种车型的速度差逐渐降低至10km/h以下,即交通流呈现饱和的假象,此研究结论可为改进道路通行能力设计提供依据.     

基于安全距离的元胞自动机交通流模型研究

随着交通拥堵状况日益显著,整体交通安全性下降,交通事故率逐渐增大.基于提高驾驶安全性考虑,细化元胞长度,引入被广泛证明在描述车辆驾驶行为方面具有很高精度的Gipps 安全距离规则,对NaSch模型进行改进,提出一个新的基于安全距离的元胞自动机交通流模型.采用实测数据对模型进行标定和评估,进一步对模型进行数值模拟分析.模型评估结果显示,新建立的模型相对NaSch 模型精度更高.数值模拟结果表明,改进模型能够很好地表现交通流特性,再现实际交通中的自由流、同步流及拥堵流等交通现象.此外,还发现驾驶员对前车最大减速度估计过高时,会导致道路通行能力下降,而驾驶员对自身车辆最大减速度估计过高时,会在一定程度上增大道路的通行能力,但是很可能会造成不安全的驾驶行为,增加了事故率.     

基于元胞自动机的城市施工路段车辆变道行为研究

为了研究城市施工路段的车辆逐日变道行为,考虑施工路段车辆行驶特性,建立了微观元胞自动机模型;为了描述车辆逐日出行的变道位置改变,建立了宏观变道位置日变模型;结合微观模型与宏观模型进行数值模拟,分析了演化天数、每日仿真时间、车辆密度和可接受度等对两车道平均车速大小及波动、各位置变道概率、车辆时空演变及交通流相变等交通特征的影响。结果表明:随着车辆密度的增加,两车道的平均车速均降低,通行车道车速振荡幅度增加,车速变化频率加快;车辆变道位置随着演化天数而向前转移且趋于稳定;车辆密度提高时,通行车道交通流由自由相转化为堵塞相的现象增加;各位置变道概率对可接受度在(1,2)间变化时不敏感。     

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针对城市道路路段上车流的流量和密度之间的特性，对道路元胞自动机交通流模型进行了改进，使CA模型能够较好模拟城市道路交通流。提出了网格动态调整算法，该算法根据模型模拟的路段流量和密度计算车辆平均通行距离，并以此距离动态调整CA模型的格子长度，按照城市道路路段上车辆速度的统计分布规律，以路段的车流速度密度模型输出作为下步模拟的平均车速，通过车辆速度的分布范围确定车辆加速减速的概率，对模型车速进行更新。选择500米长的城市主干道上的一条车道，利用本文改进的CA模型进行模拟，模拟结果表明:该模型在车速为30-65公里/小时范围内，能较好模拟城市道路上车流的运行特性。改进后的CA模型，适用于对城市道路上中速车流运行状况的模拟。