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元胞自动机是研究交通仿真的强有力工具。但以往的元胞自动机模型都对交通的局部规则进行大量简化,这种简化用于描述路段的车流规律是可行的,却很难真实反映交叉口复杂的车流运行状态。鉴于此,本文提出新的无信号交叉口二维元胞自动机模型。该模型的特点在于:(1)细化了元胞自动机交叉口模型;(2)引进了驾驶员在交叉口的微观行为模型,如车辆饱和流,跟车模型,穿越冲突交通流临界间隙理论等。这使得模型能充分考虑交叉口中各方向车流的冲突影响,更加真实地反映交叉口的车流规律。在此基础上,本文建立了一个单交叉口的仿真平台,经检验该平台是合理有效的。     

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。     

基于元胞自动机的城市道路仿真系统

为解决实时交通仿真系统对计算效率的要求，本文提出一种针对交通信号控制下城市道路路段的元胞自动机模型。在模型中采取了适合城市交通特点的元胞空间划分和时间步长方案以及元胞更新规则。本文还给出基于此模型的一个小型仿真系统的软件体系结构。另外，本模型还能反应出驾驶员的进取性（aggressiveness）的状况，并对驾驶员存不同进取性下对变通的影响做了研究。通过现场采集的交通数据和CORSIM仿真平行的对比试验表明本文提出的模型在路段平均速度意义下与实际变通数据符合较好，并具有较高的运行效率。     

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。     

基于元胞自动机的刹车灯模型交通流分析

通过改变Tian模型中对"非常好的驾驶条件"的定义以及在模型中考虑车辆加速后再减速对随机慢化的影响,提出了新的Tian模型。通过具体的数值分析发现改进后的元胞自动机的流量要大于NS元胞自动机,且在刹车灯模型的基础上用元胞自动机模拟出的车流量更加符合实际的交通情况。     

元胞自动机交通流模型研究现状

交通流理论研究是以建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型,从而揭示交通流的基本规律。在非线性科学和复杂性科学的推动下,元胞自动机模型成为研究交通流的一种新的交通流动力学模型。介绍元胞自动机交通流模型的产生与发展,分析用于道路交通、城市路网和轨道交通中的几种经典的元胞自动机交通流模型,并对今后可能的研究趋势进行展望。     

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。     

基于机动车排放的交叉口信号控制仿真与分析

结合微观仿真元胞自动机模型和机动车排放MOVES模型,以十字信号控制交叉口为仿真对象,研究交叉口信号配时与机动车排放之间的关系.元胞自动机模型将交叉口和路段划分为3.5 m×3.5 m的元胞,每辆车占2 个元胞,交叉口内转弯车辆减速慢行,直行车辆速度不受限制,提高了交通仿真的真实性和机动车排放测算的准确性.仿真结果表明：最佳信号周期随着车辆到达率的增加而增加,使得交叉口通行效率达到最大化;行程时间随着左转车比例的增加而增加,对于不同的车辆到达率,均存在一个极限值,当左转车比例低于该极限值时,行程时间变化不大,高于该极限值时,行程时间快速增加;从通行能力、行程时间和尾气排放的角度,交叉口具有不同的最佳信号周期,且差异较大.     

基于机动车排放的交叉口信号控制仿真与分析

结合微观仿真元胞自动机模型和机动车排放MOVES模型，以十字信号控制交叉口为仿真对象，研究交叉口信号配时与机动车排放之间的关系.元胞自动机模型将交叉口和路段划分为3.5 m×3.5 m的元胞，每辆车占2 个元胞，交叉口内转弯车辆减速慢行，直行车辆速度不受限制，提高了交通仿真的真实性和机动车排放测算的准确性.仿真结果表明：最佳信号周期随着车辆到达率的增加而增加，使得交叉口通行效率达到最大化；行程时间随着左转车比例的增加而增加，对于不同的车辆到达率，均存在一个极限值，当左转车比例低于该极限值时，行程时间变化不大，高于该极限值时，行程时间快速增加；从通行能力、行程时间和尾气排放的角度，交叉口具有不同的最佳信号周期，且差异较大.     

扩展奇偶规则的元胞自动机模型和分析

对奇偶规则的元胞自动机模型，进行了大量的计算机实验，引入Hamming距离和总密度关联，并对其演化作了数据分析．通过对奇偶规则的元胞自动机的研究，提出了一种扩展奇偶规则的元胞自动机，对它的演化规则进行了研究，并对这种模型的Hamming距离和总密度关联也作了深入的讨论和计算机模拟．     

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在道路系统中,交叉口和公交停靠站附近常出现局部交通堵塞,是干扰城市交通畅通的主要瓶颈.考虑交叉口和公交停靠站的组合配置情景,基于元胞自动机模型,在开放边界条件下对双车道混合交通流的车辆换道和停靠行为进行细化,模拟研究需求变化和公交比例对整个交通系统的影响.仿真结果表明,对于不同的公交车比例,存在一个临界流入率,该临界值随着公交车比例的增加而逐渐降低.在临界值以内,车流属于自由流,流量随着流入率的增大而升高,而在临界值以外,流量达到饱和状态,不再随流入率增大而升高.在交通高峰期,信号交叉口上游排队会影响公交停靠站附近车辆运行.因此,根据交通需求设立合适的车站位置和信号灯周期是非常必要的.     

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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.     

Traffic Flow Simulation in a Scenario with Signalized Intersection and Bus Stop

In the real road traffic system, local congestion always occurs near the intersections or bus stops, which have become the main bottlenecks of urban traffic development. Considering the scenario with signalized intersection and a near-by bus stop, this paper investigates the lane-changing and dwelling behaviors in a two-lane mixed traffic and conducted the simulation using a cellular automaton model under open boundary condition. Simulation results show that for different proportions of bus flow over the whole flow, a critical probability sending vehicles into the system exists and represents the decreasing trend with respect to the bus flow proportion. Within the critical value, traffic is always the free flow and the flow increases with the probability; whereas, beyond the critical value, the traffic will be saturated. The paper proposes that during rush hours, the queuing upstream the intersection can stretch to the bus stop and then disturb the normal dwelling operation of buses. Therefore, it is necessary to reasonably design the position of signalized intersection and the corresponding cycle time.     

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受停靠站特性、乘客上车行为及其分布特征等因素的影响,公共交通系统运行过程中容易产生集簇等复杂现象.本文细致考虑了停靠站在线路上和乘客在停靠站的分布情况,通过刻画乘客有序和无序的上车行为,构建了一个新的公交运输系统元胞自动机模型.数值模拟结果与解析结果高度吻合,清晰地刻画了车辆在公交线路上的时空分布,再现了公交运行中的堵塞和集簇现象,定量地评价了停靠站分布、乘客分布、不同上车模式对车辆平均速度的影响.本研究有助于进一步认识不同上车模式下集簇现象的形成机理,对规范上车行为和优化停靠站设计具有指导意义.     

城市道路港湾式公交停靠站的设计探讨

为了减少公交停靠站对其附近交通流的影响,建议对于设计时速较高、交通量较大、服务水平较高的主次干路采用港湾式公交停靠站。通过探讨港湾式公交停靠站的宽度、渐变段长度、站台长度等的设计,并分析交叉口附近公交停靠站的设置,为城市道路港湾式公交停靠站的设计提出了一些建议。     

城市公交专用道线网布局方法

为缓解城市交通拥堵，提高公交服务水平，建立合理的城市交通结构，用轨道交通线网规划方法研究公交专用道线网布局问题．从可行性和必要性入手，得出设置公交专用道的速度条件、公交车流量条件、道路条件，以及公交专用道需求线网和可行线网的设置方法，将二者叠加即可形成公交专用道的实际线网．根据城市整体路网规划，利用交通预测得到的道路上公交车量流量数据，应用上述方法可以规划公交专用道线网，形成以公交专用道线网为骨架的城市客运交通网络．     

路网密度对城市公共汽车交通发展的影响

结合统计数据的量化分析对判断路网密度及作用具有重要意义.从路网模式、车流特性及信号控制、交通拥堵三个层面阐述路网密度提升对促进公共汽车交通发展的作用机理.基于2007—2010年《中国统计年鉴》相关数据,量化分析路网密度与公交客运密度的关系以及路网密度对交通结构的影响,从宏观层面验证路网加密对公共汽车交通发展的促进作用.最后,结合旧金山、香港、首尔等城市路网案例,进一步指出借助路网加密促进公共汽车交通发展,不仅需要城市干路体系的支持,更需要城市支路体系的支持.     

公交专用道停靠站通行能力模型分析

为了更准确地计算公交专用道停靠站通行能力,以道路通行能力理论为基础,分析影响停靠站通行能力的关键因素,对该模型提出优化和调整,并通过实例分析进行验证,得出符合中国实际情况的公交专用道停靠站通行能力改进模型.     

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在实施公交优先政策时,往往因没有对公交专用道和社会车道所应分担的交通量做出正确的估算而造成道路资源的浪费,以至于无法真正实现公交优先的目的.本文以公交车与社会车辆的行程速度差异为研究对象,通过分析设置公交专用道后两种交通方式间的转移情况,在保证公交车服务水平的前提下基于路阻函数研究了不同公交车比例下公交车和社会车辆的行程速度曲线,并确立了小汽车向公交车的转移关系.研究结果表明,针对不同的居民出行量及模型参数值,公交车在一定的比例范围内时小汽车用户选择公交出行,并使道路交通系统达到最优.该模型可应用于城市现有道路改造时公交专用道设置及确定公交车发车间隔的参考依据.