城市干道混合交通流的元胞自動(dòng)機(jī)模型研究.pdf

1、交通被喻為國(guó)家的“動(dòng)脈”，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，高效的交通系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的必要保證。城市交通與城市發(fā)展關(guān)系極為密切，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市交通量迅速增長(zhǎng)，交通出現(xiàn)了日趨緊張的局面，城市交通擁擠問(wèn)題已成為困擾社會(huì)發(fā)展的主要問(wèn)題。元胞自動(dòng)機(jī)模型(Cellular Automaton，簡(jiǎn)稱 CA)是一種時(shí)間、空間和變量均離散的數(shù)學(xué)模型，具有算法簡(jiǎn)單、靈活可調(diào)和計(jì)算效率高等特點(diǎn)，是研究非線性復(fù)雜系統(tǒng)的有效工具，在交通流理論研究

2、方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文的工作主要是在現(xiàn)有元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型的基礎(chǔ)上，提出更符合實(shí)際情況的混合車輛交通流模型。通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，呈現(xiàn)了交通系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種非線性現(xiàn)象，并結(jié)合實(shí)際交通，對(duì)混合車輛交通的特性進(jìn)行了分析和研究。 本文的主要工作由三部分組成： 1. 針對(duì)實(shí)際交通中存在不同類型的車輛，在NaSch模型的基礎(chǔ)上，提出了周期邊界條件下的多長(zhǎng)度多速度混合車輛單車道元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：在單

3、車道上，混合車輛流的流量和平均速度與混合比例系數(shù)的變化有較大關(guān)系?；旌辖煌鞯呐R界占用率隨混合比例系數(shù)的增加而增加；當(dāng)小于臨界占用率時(shí)，流量隨混合比例系數(shù)增加而減小，平均速度和混合比例系數(shù)無(wú)關(guān)；當(dāng)大于臨界占用率時(shí)，流量基本上與混合比例系數(shù)無(wú)關(guān)，平均速度隨混合比例系數(shù)增加而增加。 2. 由于車道上的車輛數(shù)是不斷變化的，因此為了更好的反映現(xiàn)實(shí)交通現(xiàn)象，研究了開放邊界條件下車輛的長(zhǎng)度和最大行駛速度對(duì)混合車輛單車道元胞自動(dòng)機(jī)交通流的影響

4、?？紤]產(chǎn)生概率、消失概率、隨機(jī)減速概率p、不同類型車輛產(chǎn)生概率對(duì)混合交通系統(tǒng)的影響,發(fā)現(xiàn)開放邊界條件下的混合交通呈現(xiàn)出了一些類似亞穩(wěn)態(tài)和相分離等新特點(diǎn)和新現(xiàn)象。 3. 在單車道元胞自動(dòng)機(jī)交通流FI模型的基礎(chǔ)上，不考慮車輛在交叉口轉(zhuǎn)向和隨機(jī)減速概率的情況下，采用周期性邊界條件，研究了十字路口對(duì)由不同長(zhǎng)度和不同最大行駛速度的車輛構(gòu)成的混合交通流的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，混合比例系數(shù)和第二車道車道占用率對(duì)兩車道的流量都有比較大的影響。