基于元胞自動(dòng)機(jī)的三相交通流建模與匝道控制研究.pdf

1、交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的繁榮，提高了人民的生活水平。但是也帶來(lái)了一系列的社會(huì)問(wèn)題，主要有嚴(yán)重的環(huán)境污染、頻繁的交通事故和大面積的交通擁堵三個(gè)方面。雖然各個(gè)國(guó)家都在積極的采取措施解決這些問(wèn)題。但是多年來(lái)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，僅僅依靠增加交通基礎(chǔ)設(shè)施、限制車(chē)輛的出行數(shù)量并不能有效解決現(xiàn)有的各種交通問(wèn)題。這就需要利用系統(tǒng)科學(xué)的原理對(duì)整個(gè)交通系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出各種交通現(xiàn)象發(fā)生的本質(zhì)原因和他們之間相互轉(zhuǎn)化的內(nèi)部機(jī)理，才能有針對(duì)性的去解決

2、各種交通問(wèn)題。本文通過(guò)建立更加符合實(shí)際駕駛操作行為的三相交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型，并將其運(yùn)用到主線入口流率和匝道入口流率都固定的單入口匝道系統(tǒng)當(dāng)中，找到最佳的匝道入口流量控制方法。本文的研究?jī)?nèi)容具體包含以下兩部分：
　　(1)基于車(chē)輛作用時(shí)距的交通流元胞自動(dòng)機(jī)建模研究
　　對(duì)現(xiàn)有的三相交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行認(rèn)真的分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，這些模型在考慮車(chē)輛的隨機(jī)減速慢化過(guò)程時(shí)與實(shí)際駕駛操作行為存在著較大的差異。本文以 MVDE模型的更新規(guī)

3、則為基礎(chǔ)，按照車(chē)輛的行駛速度對(duì)車(chē)輛之間的作用距離進(jìn)行重新定義，并且在確定隨機(jī)減速慢化時(shí)引入了前后相鄰兩輛車(chē)的速度大小關(guān)系對(duì)于相鄰后車(chē)發(fā)生減速幅度和減速可能性大小的影響，修改了 MVDE模型中的更新規(guī)則，建立了新的元胞自動(dòng)機(jī)模型（S-MVDE）。然后對(duì)S-MVDE模型在周期邊界條件下均勻無(wú)交通瓶頸結(jié)構(gòu)的道路上模擬仿真統(tǒng)計(jì)出了密度——流量關(guān)系和密度——速度關(guān)系，并結(jié)合時(shí)空演化圖對(duì)不同密度范圍下道路上的交通流狀態(tài)進(jìn)行分析。接著按照交通流狀態(tài)處

4、于同歩流時(shí)所具有的特征對(duì) S-MVDE模型進(jìn)行驗(yàn)證，最后又在開(kāi)口邊界條件下有孤立入口匝道形成交通瓶頸結(jié)構(gòu)的道路上仿真模擬其在交通瓶頸處的擁堵模式，并結(jié)合Kerner等人在實(shí)際道路上的交通流中觀察到的交通擁堵模式進(jìn)行比較驗(yàn)證。
　?。?）基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的單入口匝道控制研究
　　本文在分析研究了現(xiàn)有的四種主要的單入口匝道控制方法（定時(shí)控制、需求—容量差額控制、可接受間隙控制和ALINEA匝道控制）的基礎(chǔ)上，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論提出了一種