基于安全效应的双车道元胞自动机交通流模型研究

针对车辆行驶中的安全因素,考虑静止车辆和低速车辆,在一维对称双车道元胞自动机模型(STCA)的基础上,建立了一种新的对称双车道元胞自动机模型.给出了计算机数值模拟的新模型流量-密度图,时空斑图以及车道改变率-密度图.模拟结果显示:新模型能模拟在临界密度后出现低速的同步相的情形,较STCA模型模拟的交通流现象更接近现实.     

基于改进PFV策略的双车道连续元胞自动机模型

根据道路实际情况,提出考虑多车信息的改进PFV策略,并进行参数标定;将跟驰策略和换道规则相结合,建立双车道连续元胞自动机模型,采用周期边界式条件进行模型仿真,比较不同密度下双车道交通流变化情况和车辆换道行为,通过仿真结果的时空图显示车辆换道造成的系统速度延迟,通过比较双车道系统的交通流密度-交通流量、交通流密度-行驶速...     

基于快慢车辆主动换道特性的双车道元胞自动机模型研究

针对现实中车辆的主动换道的交通现象，在典型的对称双车道元胞自动机（STCA）模型的基础上，分别考虑快车和慢车不同的主动换道行为，建立了一种新的对称双车道元胞自动机模型，并对该模型进行了数值模拟。由于快慢车辆主动换道特性的引入，有效地抑制了2种慢车堵塞的形成，增加了混合交通流中间密度区域的流量。模拟结果显示，新模型中车流的相分离受慢车影响较小，符合Knospe提出的换道原则；局部密度区域的车辆换道率的增加使堵塞难以长时间存在，提高了道路的通行能力。     

基于元胞自动机的强制换道模型研究

介绍了元胞自动机的原理及其在换道模型建立中的应用。用模糊控制原理模拟车道变换过程中的判断过程,分析现有的模糊控制强制换道模型的不足之处,考虑到实际交通情况的多样性,提出了更为细致的基于元胞自动机的强制换道模型,并验证了新模型更能符合现实情形。     

基于多值CA模型的两轮车加速过程建模与分析

在多值元胞自动机模型(EBCA2模型)的基础上,首先,对最大速度进行了扩展,并引入车辆的加速过程,建立了适用于人力自行车、电动自行车和摩托车的多值元胞自动机交通流模型。然后,对改进模型和非机动车两值元胞自动机模型进行了仿真对比分析。最后,利用改进模型分别模拟了两轮车在不同的最大速度、最大加速度和车辆的慢化行为下的交通流,并分析了这些参数对交通流的影响。仿真结果表明:与两值元胞自动机模型相比,在保证车流的流量-密度-速度特性不受影响的情况下,改进模型大大增加了其仿真速度;车辆的加速过程、慢化车辆数和低速车辆慢化行为都会对系统交通流产生一定影响,加速度变化对交通流影响较大,不同速度下的随机慢化行为对交通流的影响不同。     

不完全车联网环境下元胞自动机换道模型研究

随着车联网技术的不断发展,自动驾驶车辆加入交通流中的可能性逐步增大,进而形成新的混合交通流.在综合考虑自动驾驶车辆对于较大范围内交通信息实时感知能力以及车辆间信息交互对于换道的影响,提出了自动驾驶车辆关注区间的概念,设计了不完全联网环境下新型混合交通流元胞自动机换道模型,通过改变自动驾驶车辆比例、自动驾驶车辆关注区间大小、交通流密度等参数进行数值模拟.结果表明:新型混合交通流元胞自动机换道模型,能够帮助提高交通流平均速度15%左右,改善道路通行效率.     

考虑频繁换道倾向的交通流元胞自动机模型

为揭示频繁换道对交通流的影响,构建一种考虑频繁换道倾向的元胞自动机模型.对NGSIM车辆轨迹数据进行提取、统计分析,研究车辆速度、车头间距对车辆换道倾向的影响;改进换道概率函数刻画上述影响,并定义驾驶行为倾向函数表征频繁换道对目标车道紧邻后车的影响,构建考虑频繁换道倾向的双车道元胞自动机STCA-FLC模型.结果表明:...     

基于元胞自动机法的复合材料密封环微观磨损状态模拟EI北大核心CSCD

基于离散体系的移动元胞自动机方法,并考虑多种填充材料的影响,构建了重型车辆传动系统的复合材料密封环的离散模型,选择聚四氟乙烯和聚醚醚铜两种复合材料,进行密封摩擦副微观摩擦磨损过程的可视化对比仿真。通过仿真直观观察密封表面微观结构的动态演化,及其机械混合层的形成和发展过程。通过磨损元胞的统计计算,分析在模拟时间内两种复合材料密封环的微观磨损情况。同时开展了密封环摩擦磨损试验,通过扫描电子显微镜观察两种密封材料的表面形貌,结果表明,在材料颗粒磨损方面,仿真与试验结果基本一致,验证了通过移动元胞自动机方法开展复合材料密封环微观摩擦磨损模拟的有效性。     

基于多智能主体系统的车道变换模型

为更加真实地反映车道变换行为,建立具有良好性能的车道变换模型,根据抽样调查结果分析了车道变换的基本条件。引入智能主体(Agent)理论,将Agent与车道变换行为联系起来,建立了基于多智能主体系统(Multi-Agent System,MAS)的车道变换模型框架;给出了车辆MAS的结构,抽象了各Agent成员的元组构成,给出了各Agent成员的工作原理与执行流程;基于多智能系统工程方法(Multi-Agent Systems Engineering Methodology,MASEM),给出了车道变换的仿真流程并得到仿真实例。研究结果表明:在2 km长的双向4车道高速公路上,在30 s时间内,利用提出的车道变换模型仿真得到的车道变换车辆次数与实际情况相差8%;在该时段内任意瞬间,正在执行车道变换的车辆数目与实际情况相差仅1.67%。     

基于交通流元胞自动机模型的车辆当量换算

将一维元胞自动机模型用于模拟周期性边界条件下高速公路的车流运动,用随机慢化FI模型对一定交通环境下车流的车速与密度之间的关系进行仿真分析。探讨了不同车型和车速对道路最大流量(最大通行能力)的影响。依据不同车型在同一道路上的不同通行能力,提出了一种不同车型车辆之间当量换算系数的确定方法。在模拟仿真过程中,考虑不同类型车辆的最大行驶速度及所占空间不同,仿真模型具有不同的参数。通过计算机模拟,得到不同车型的交通流基本图,根据相同道路条件下的最大流量值,给出了以通行能力作为基准时当量换算系数的计算公式。     

结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机模型

为更好地分析交通流运行规律,实现有效的交通控制和优化,提出结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机(cellular Automata,CA)仿真模型.首先在分析正比于速度的间距倒数模型和Bierley模型特点的基础上,改进得到更符合实际的跟驰模型,进而创建的CA模型结合改进跟驰模型计算并离散化得到的加速度,进行车辆及整条车道的状态更新.通过模型仿真,得到速度差灵敏度系数λ、车辆间距灵敏度系数k和安全距离参数α不同取值时的交通流基本图和X-t时空状态图.通过仿真发现,λ,k的取值很大程度影响图形形状,而α的影响较小,同时模型仿真再现了交通流状态的动态衍化过程.通过试验验证,该模型仿真得到的Q-ρ关系曲线和实际交通流一致,且可模拟再现实际交通流的失稳、阻塞演化、走走停停等非线性交通流现象.     

用元胞自动机模型分析货运车辆对高速公路交通安全的影响

在NS模型的基础上，提出了一个高速公路双车道元胞自动机模型，考虑车辆超车换道行为，并设定发生交通事故的条件，以分析与衡量货运车辆对高速公路交通安全的影响。通过向交通流中混入不同比例的货运车辆，模拟了各种比例下的交通流运行状况，分析了货运车辆与平均速度、换道率、事故率等指标之间的关系。模拟结果表明，货运车辆会对高速公路交通流产生扰动作用，影响行车安全：随着货运车辆比例增大，交通流平均速度减小，换道率和事故率上升。     

车路协同下带诱导车速的单车道改进NS模型

面向车路协同环境,基于一维元胞自动机模型提出了一种带诱导车速单车道改进NS模型。分析了车路协同交通环境中可交互的基本车辆信息。根据前后车辆的位置、速度制约关系和邻近阻塞点位置等信息类别,以及在此信息交互条件下将对车辆运行产生的影响,在单向不发生换道的假设下,设计了不同车辆关系下的诱导车速模型,并基于诱导车速模型对NS模型进行了改进。根据实际道路条件,在不同车辆密度条件下,对所建模型进行了数值模拟。数值仿真结果表明:遵守诱导速度对车辆进行控制,能够在车辆密度小于0.4 pcu/km的路况中获得较好的平均速度和平均流量;但当车辆密度大于0.4 pcu/km时,由于同步相的增多,改进NS模型中平均车速和流量均不能优于当前微观交通流现状。不同遵守率仿真结果说明:在同等车流密度条件下,当遵守车速诱导的车辆比率下降,则诱导车速的有效性也发生下降。理论和数值结果均表明:在未来交通环境中的信息交互条件下,车辆的运动规律将发生改变。根据此改变所提改进NS模型能够较好地揭示车路协同条件下单车道环境中的微观交通现象,为未来智能交通提供理论基础。     

基于元胞自动机的高速公路匝道交通影响分析

基于单车道高速公路元胞自动机模型,提出了可以描述匝道交通行为的元胞自动机模型,并应用该模型进行了高速公路匝道交通仿真实验,发现高速公路主线交通饱和度、匝道交通流量以及匝道交织区长度是影响高速公路匝道交通汇入主线效率的主要因素,当匝道流量控制在频率低于10s/辆且交织区长度设置在125～150m范围内时,匝道交织区承受能力的改善效果最为明显。     

基于元胞自动机模型的交织区通行能力特性分析

交织区是道路交通系统的典型瓶颈,严重影响道路交通系统的运行效率.应用基于元胞自动机的交织区仿真模型,研究了交织流量比和交织比这2个重要影响因素对交织区通行能力的影响,结果显示出匝道车辆对交织区通行能力的影响明显比入匝道车辆的影响严重.针对不同的主路车道数和交织区长度,利用仿真数据对交织区通行能力折减系数模型进行参数标定,得到较好的拟合效果.     

城市交通路段机、非混合运行速度特性分析

近年来,交通问题受到了国内外专家们的重视,提出了各种各样的交通流模型,其中元胞自动机(cellular auotmation,CA)交通流模型的研究受到了广泛的关注.但是通常在元胞自动机模型中并没有考虑非机动车,然而机、非混合路段在我国大量存在.文中提出的机非混合元胞自动机模型模拟了3种车辆(长车、短车、非机动车)在混合路段上的运行,分别对3种车辆在不同密度、混合比例的情况下进行了计算机模拟,最后对运行的数值结果进行分析.该模型能够更加合理的描述机、非混合道路上车辆运行的状况,并且更加符合我国交通流中大量非机动车存在的特点.     

基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型及两种交通规则下的模拟分析

提出了基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型,该模型主要在车辆确定性减速的过程中考虑驾驶员对前方车辆下一时间步速度的预估,安全参数代表驾驶员驾驶心理的冒险程度;基于不同安全参数,在双车道自由换道超车和禁止换道超车两种交通规则下,通过MATLAB数值模拟仿真得到车流量和车流密度之间的关系曲线,结果表明安全参数的增大可获得更大的交通量,道路上车辆较少时禁止换道超车也可增加交通流量,随着车辆的增加自由换道超车可提高道路利用率,随着车辆的进一步增加两种交通规则下的车流量基本一致。     

混沌法下的高速公路主线速度模糊控制仿真分析

分析混沌法下的高速公路主线速度模糊控制的仿真分析情况。通过对称车道元胞自动机仿真分析高速公路主线速度,提出相空间压缩的混沌控制方法。依据混沌与信号控制关系,以高速需求、车辆密度等情况作为条件,遗传算法优化控制模型参数,进行主线速度控制仿真分析。结果显示,混沌控制方法在保证交通安全的情况下,实现车辆的有序通过,降低车辆拥堵率。因此,混沌法下的高速公路主线速度模糊控制,可以提高实际车辆通行能力,具有实际可行性。     

交通流元胞自动机模型综述

随着交通流模拟的需要及智能交通系统的发展,出现了基于元胞自动机理论的交通流模型。交通流元胞自动机模型由一系列车辆运动应遵守的运动规则和交通规则组成,并且包含驾驶行为、外界干扰等随机变化规则。文章介绍了交通流元胞自动机模型的产生与发展,总结和评述了国内外各种元胞自动机模型,并对元胞自动机模型的发展提出展望。     

城市道路车道缩减区通行能力研究

为探讨城市道路车道缩减区发生拥堵时对路段通行能力的影响程度,选择车道缩减区缓冲区上游段和终止段下游区的平均车头时距、平均车速两个指标,研究发生拥堵时车道缩减对道路通行能力的影响。在高峰时段,对缩减区上游和下游的车辆行驶状况进行数据采集,经处理获取相关数据并进行统计分析,正常通行时,缩减区上、下游通行能力值非常接近,说明较小的流量通过缩减区对路段的通行能力影响不明显;当缩减区发生拥堵时,缩减区下游消散的通行能力比正常通行时低10%,说明发生拥堵后对路段的通行效率有较大影响。针对有、无限速措施的情况,采用非参数检验的Mann-Whitney方法,对临近车道缩减区车辆通过调查线的时间分布(TVC)进行检验,结果表明采取限速措施后,车辆通过调查线的时间平均值由2.92s减少到1.52s,车辆排队长度由70.3m减少到24.3m,车辆在缩减区内的延误降低;在5%显著性水平下,无限速措施的TVC中位数与有限速措施的差异较大,无限速措施下车辆通过调查线的时间跨度延长,车辆排队长度增加,延误时间增加,对路段运行效率造成不利影响。