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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。     

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。     

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.     

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。     

考虑双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型

允许车辆借反向车道超车的双向交通道路是城市路网的重要组成部分.本文考虑了双向交通道路的车辆行驶规则,研究了无信号控制交叉口的车辆优先通行权分配规则,构建了一个双向交通的城市路网交通流元胞自动机模型,研究了城市路网交通流的动态特性.研究结果表明,临界密度随着路网规模的增加而下降,路网交通密度的增加会加速拥堵闭环的形成,换道概率的增加会降低路网车速和缩短局部死锁现象形成的时间,单位时间换道车辆数与换道概率及交通密度之间存在着密切的关系.     

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.     

冰雪条件下的交通流元胞自动机模型

利用元胞自动机,建立了冰雪条件下城市道路单车道和双车道交通流微观模型.针对冰雪条件下驾驶员出于安全考虑降低车速、保持较大车间距的现象,细化了元胞尺寸,引入反映不同冰雪条件的速度因子参数和间距因子参数.通过数值模拟,得出了正常天气和冰雪天气下的车辆速度、密度、流量间的关系曲线,并分析了不同冰雪条件对交通流的影响.研究发现,中雪条件下的车速波动程度及范围最大;基本图显示冰雪条件对于临界密度、最大流量等参数影响较大;冰雪条件下的亚稳回滞现象不明显,未出现换道频率局部最大值.     

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.     

基于爬坡换道的驾驶特性分析

道路网中存在着许多坡道路段,在进行驾驶特性分析时,人们通常将注意力放在下坡路段而忽略了爬坡路段的安全性研究。同时,在爬坡过程中,对通行能力影响最大的是货车,针对这一现象,引入交通流元胞自动机模型,利用爬坡路段纵坡度对其进行改进,选择谨慎型与激进型两种驾驶员分析其换道行为的差异性,建立了一种基于爬坡换道的交通流元胞自动机模型,并分析纵坡度对货车行驶速度的影响以及两种驾驶员爬坡换道的特性。仿真结果表明:坡道纵坡度对货车的速度有显著影响,同时两类驾驶员根据道路状况选择主动换道,若主导换道的驾驶员占比较高,就能显著提高道路的通行能力。     

大雨天气下高速公路交通流特性分析

为研究大雨对交通流特性的影响,以旧金山奥克兰境内的I880N高速公路98#大街南侧路段为研究对象,在分析交通流速度随时间变化的基础上,研究不同车道位置在大雨天气下交通流速度的变化情况;分析大雨时速度-流量散点图的分布规律;采用实际数据标定Van-Aerde、Greenshields两种经典的宏观交通流模型。结果表明:与无雨相比,大雨时自由流速度、通行能力分别下降约11.2%和19.6%,阻塞密度升高约50%;大雨时车辆速度呈弥散分布,交通流趋于不稳定状态,大雨更容易引起交通拥堵,且与内侧车道相比,外侧车道的交通流速度分布较为离散。     

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利用元胞自动机,建立了冰雪条件下城市道路单车道和双车道交通流微观模型。针对冰雪条件下驾驶员出于安全考虑降低车速、保持较大车间距的现象,细化了元胞尺寸,引入反映不同冰雪条件的速度因子参数和间距因子参数。通过数值模拟,得出了正常天气和冰雪天气下的车辆速度、密度、流量间的关系曲线,并分析了不同冰雪条件对交通流的影响。研究发现,中雪条件下的车速波动程度及范围最大;基本图显示冰雪条件对于临界密度、最大流量等参数影响较大;冰雪条件下的亚稳回滞现象不明显,未出现换道频率局部最大值。     

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。     

基于路段车速特征的高速公路交通安全分析

为评价高速公路的交通安全性,可构建路段车速特征指标,从而对高速公路的交通安全性进行量化分析。运用统计法从车辆轨迹数据中提取速度特征,包括 85%位车速、标准差以及变异系数等,建立以时间间隔为断面数的路段车速离散度指标,并使用同济道路轨迹数据平台中公开的山西五盂高速公路数据,对指标进行实例验证。结果表明:隧道路段与纵坡桥梁组合路段的变异度分别为0.495与0.569;弯坡组合路段的路段车速离散度达到0.08799,而全路段相应值为0.03210。研究表明:路段车速离散度可表征断面车速离散度缺失的车速纵向离散程度,能够对高速公路的交通安全进行定量分析,且基于路段车速特征的高速公路交通安全分析方法与路侧设备的轨迹数据采集手段优势互补。     

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为了研究驾驶疲劳对道路交通流运行状态的影响,提出了一种改进的一维元胞自动机交通流模型.在周期性边界条件下,通过分析驾驶员的疲劳特性,考虑驾驶疲劳对驾驶员驾驶行为的影响,分别对疲劳车辆与正常车辆制定各自的演化规则,并以此对车辆进行状态更新,以建立改进的交通流模型.通过计算机仿真实验,得出不同疲劳车辆比例下车流密度、速度与流量的关系数据,并分析了疲劳车辆对交通流安全性的影响.仿真结果表明,对于本文改进的模型,随着道路上疲劳车辆比例的增加,交通流的拥堵呈分散趋势,车辆的拥堵频率显著提高,整体车流的安全性有所下降.同传统的SDNaSch模型相比,能够更好地描述道路交通流的实际运行状态.     

元胞自动机交通流模型的随机规则

元胞自动机模型是近年刚发展起来的交通流模型,由于其建模简单、易于在电脑上实现及可模拟复杂的非线性交通现象而得到了迅速的发展.本文研究了基于NaSch模型的一维交通流元胞自动机模型,并对模型中随机规则在模拟复杂交通现象中所起的作用进行了分析.通过对NaSch模型和VDR模型的基本图和时空分布图进行分析,得出模型中的随机规则是模拟实际交通流中的很多非线性现象的主要规则.     

基于六边形元胞自动机的船舶追越过程模拟研究

在分析、比较现有基于元胞自动机的船舶交通流模型的基础上,参考基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型和道路交通流模型,提出一种基于正六边形元胞自动机的船舶追越模型.该模型中船舶运动空间根据实际情况分成大小合适的正六边形元胞,每艘船舶有包括静止在内的7个运动方向.取船舶速度的近似整数比作为元胞移动速度,基于船舶危险领域、船舶领域、动界制定更新规则,使用MATLAB仿真了开阔水域和受限水域2种情景下的船舶追越过程.研究结果表明:相较于受限水域,开阔水域船舶追越距离和横距更大、所用时间更长;该模型可较真实地反映实际的船舶追越过程,可为真实的船舶追越和评估航路规划起到一定的参考作用.     

一种考虑交叉口因素的改进元胞传输模型

为使元胞传输模型(Cell Transmission Model,CTM)适用于城市道路环境下的交通流仿真,以流量守恒定律和宏观基本图为基础,推导出使用交通流密度描述元胞动态特征的迭代公式,克服了基本CTM中所有元胞长度必须相等的局限性.同时提出了基于车道功能和信号相位的进出口路段和交叉口内部的元胞划分方法,并根据停车线处的放行流率动态调整受信号控制元胞的发送流率,由此提出了考虑信号控制的改进CTM.最后,分别使用该CTM和VISSIM软件对一个包含2个交叉口的城市道路进行仿真,并对比分析输出结果.实验表明,两者输出的交通流密度曲线吻合度高,对信号控制交叉口交通流的排队和消散特征的描述十分接近,与此同时,改进CTM显著地减小了计算开销和用时.     

基于元胞自动机的自动驾驶技术对交通运行的影响研究

自动驾驶汽车是解决交通拥堵问题的一个新颖而有效的措施。为了研究自动驾驶车对交通系统的影响,文章建立了考虑了随机慢化现象的单车道元胞自动机模型和考虑了换道行为的多车道元胞自动机模型,逐步探求不同自动驾驶车比例对交通流三要素的影响规律。研究发现:当车辆密度适中时,自动驾驶车可以明显提高车流量和平均车速,且其比例越高,效果越明显;当车辆密度过大或过小时,自动驾驶车的效果不明显。文章的研究成果可作为进一步研究自动驾驶车对交通流影响的依据。     

高速公路作业区宏观动力学交通流模拟

在分析高速公路作业区汇合交通特性的基础上,提出了一个高速公路作业区的宏观动力学交通流模型及模型的离散格式,并用此模型做了汇合交通流的数值模型.数值模拟结果表明,模型可基本反映交通流的物理特性,在描述不均匀密度在车流中的传递,车道数目变化对交通流的影响方面,有一定的优势.     

车联网环境下CACC车辆通信概率分析模型

汽车协同式自适应巡航控制(CACC)系统成功应用的前提和关键,是要保证道路上的CACC车辆能与一定距离范围内的其他车辆进行互联通信.本文依据元胞自动机的基本思想,将道路离散成均匀一致的格子单元系统,并基于交通流理论和概率论,构建了车—车通信概率与CACC车辆市场占有率、交通流密度(或占有率)、速度、车头时距,以及DSRC有效作用距离之间的数学关系模型.通过大量的数值模拟实验和美国加州I880高速公路交通流数据对模型进行分析测试,表明该模型可分析不同交通流状态下道路上不同CACC车辆市场占有率,DSRC有效作用距离时的车—车通信概率.本文的研究成果对于未来促进CACC车辆的推广应用具有重要意义.