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.     

基于元胞自动机交通流模型的车辆换道规则

将元胞自动机模型应用于周期性边界条件下的高速公路交通的换道规则模拟,并对不同条件下交通流的平均速度和流量进行仿真.基于驾驶员的性格差异,提出了更灵活的弹性换道规则,并探讨了不同换道规则对交通流流量等参数的影响.在计算机仿真过程中,通过变换交通流密度,得出了与不同换道规则对应的交通流基本图.结果表明:相对于以前的模型,遵循2种新规则的模型均可不同程度地改善道路的通行能力,提高道路资源的利用效能;从安全性角度进行对比分析,可得出较优的换道规则.     

耐候钢及其焊接节点大气腐蚀经时演化预测方法

为了给解决耐候钢桥在应用和发展中所面临的腐蚀问题提供理论方法与对策,针对耐候钢在大气环境中的腐蚀损伤演化特性,通过编制MATLAB程序,建立了基于三维元胞自动机技术的耐候钢焊接节点大气腐蚀经时演化模型。该模型根据耐候钢在大气腐蚀过程中发生的化学反应,将大气腐蚀系统中的关键元素抽象成4种元胞类型,并离散成元胞网格。对母材和焊缝分别定义了不同的元胞邻居类型,模拟了耐候钢焊接节点代表性体元在介观尺度上的腐蚀演化过程,并通过大气暴露试验验证了所提出方法的可行性和有效性,揭示了耐候钢焊接节点腐蚀动力学及蚀坑演化规律,分析了溶解氧浓度和溶解概率对腐蚀损伤的影响。在此基础上提出了耐候钢大气腐蚀经时演化预测方法。研究结果表明：所提出的耐候钢焊接节点经时演化模型稳定可靠,演化规律合理,当时间尺度和空间尺度分别设置为0.2年和100μm时,模拟结果与大气暴露试验数据吻合良好;耐候钢焊接节点的腐蚀损伤主要由溶解概率和溶解氧浓度决定,平均腐蚀深度随溶解概率和溶解氧浓度的增加而增大。所提出的耐候钢大气腐蚀演化预测方法能够较为准确地再现研究对象的大气腐蚀过程,描述和识别研究对象在大气中的腐蚀动力学、腐蚀形态和蚀坑...     

城市轨道交通车站内客流集散瓶颈识别及排序方法

城市轨道交通车站客流集散过程中的设施瓶颈会导致车站内客流拥堵,严重影响乘客出行效率和系统运营安全.针对客流集散瓶颈进行识别和排序,在利用元胞自动机空间划分理念构建客流集散网络的基础上,分别基于复杂网络、网络最大流、拥挤堵塞等理论,提出了客流集散状态下形态、能力和拥堵瓶颈3种静态识别方法,并结合Anylogic仿真软件,基于集散时间进行静态瓶颈的排序;在动态瓶颈识别和排序方面,结合时间离散化的客流数据,提出基于时空拥堵强度的瓶颈识别及排序算法.以北京西直门换乘枢纽站为例进行概念建模和仿真建模,结果表明,利用堵塞流识别出的拥堵瓶颈在3种静态瓶颈中更符合车站实际运营情况;而排序重要度最高的动态瓶颈为站台处各楼梯起点,车站内客流集散瓶颈多出现在流线交织区且具有传播特性,验证了上述方法的可靠性和适用性.     

学区交叉口行人流元胞自动机模型

基于学区交叉口上下学时间段家长和儿童混合行人流过街特性,利用元胞自动机建立了学区交叉口行人过街模型.在模型中引入空格参数、方向参数和同向吸引参数,并综合考虑家长和儿童成对组合过街时的行为规则.通过仿真研究在双向行人流不均衡,以及家长和儿童组合比例不同的条件下,行人流速度—时间、速度—密度,流量—密度的关系,分析家长和儿童组合对过街行人流的影响.结果显示,当行人流中家长和儿童的组合超过一定比例时,会降低行人流过街的平均速度,加速行人流的拥堵,使得系统的临界密度值有所下降,并对行人流平均速度和流量在临界密度点的变化趋势有一定的影响.     

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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.     

考虑乘客感知的公交驻站和限流组合策略研究

为了预防公交“串车”现象,提高乘客感知满意度,基于预测控制提出一种考虑公交乘客动态感知的驻站与限流组合策略. 建立以公交线路上总乘客感知等待时间最小为优化目标的预测控制决策模型,运用差分进化算法求解目标站点的最小驻站时长和限流人数. 建立元胞自动机仿真模型,对比不考虑乘客感知的驻站、限流、驻站—限流策略与考虑乘客感知的驻站—限流策略的控制效果. 通过5 组情景实验,对比了考虑乘客感知和不考虑乘客感知的驻站—限流策略对线路乘客到达率和下车比例波动性的适应性. 实验结果表明,考虑乘客感知的驻站—限流策略更有利于减少乘客感知等待时间,对线路乘客到达率和下车比例波动性具有较优的适应性.     

基于元胞自动机的自行车流蛇行、穿插模型

通过重新定义元胞尺寸、状态值及元胞邻域,建立了自行车元胞自动机基本模型,并在基本模型中引入随机偏移概率来表达自行车不遵循车道行驶的特性.通过模型模拟运行,并对获得的自行车流参数进行分析,结果表明引入随机偏移概率能很好地描述自行车不遵循车道随机蛇行、穿插的特性.     

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提出建立多尺度、多邻域规则元胞自动机模型来描述城市道路两侧人行道人非共板条件下的行人与自行车混行交通流. 人非共板是一种新颖的慢行交通管理模式,但进行这种人行道规划、设计时,指标选取往往会缺少理论支持,运营时缺乏定量评价运行状态的手段. 本文以城市道路单侧人行道板上同向行人和自行车共板的情况为研究对象,考虑自行车与行人几何尺寸、元胞状态值及邻域定义等方面的差异, 建立了统一的混合元胞自动机模型. 该模型能较好地描述这两种交通方式相互干扰现象,通过模型演化能方便地获取阻挡概率等交通运行状态评价参数,为人非共板的规划和设计提供可靠的理论依据.     

基于视频检测数据的自行车元胞尺寸标定

由于自行车流交通流微观特征的复杂性,造成对宏观特征三参数的认识也比较困难。而自行车元胞自动机模型的基本单元尺寸来源于其微观特征,所以这里重点描述基于现场视频检测数据的自行车元胞单元尺寸标定方法。通过尺寸标定后模型的演化,说明该改进模型能有效地克服采用固定元胞尺寸所带来的交通流宏观特征数据的不合理性。