交通流模型及其數(shù)值仿真.pdf

1、合理準(zhǔn)確的交通流模型不僅有利于理解車輛的行駛行為，而且對(duì)分析交通流狀況，規(guī)劃交通路網(wǎng)和實(shí)現(xiàn)交通優(yōu)化控制策略有著十分重要的作用。近幾十年來(lái)，不同領(lǐng)域的研究者從各自的角度對(duì)交通流的特性進(jìn)行分析，建立了許多交通流理論和模型。通?？梢詫⑦@些模型分為：微觀交通流模型(包括車輛跟馳模型和元胞自動(dòng)機(jī)模型)、中觀交通流模型以及宏觀交通流模型模型。 本文重點(diǎn)研究微觀車輛跟馳行為，特別選取了兩種典型的交通流狀況，即頭車根據(jù)預(yù)先給定的速度描述做加速或

2、者減速運(yùn)動(dòng)而引起車輛隊(duì)列運(yùn)動(dòng)的情形來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬。首先對(duì)經(jīng)典的優(yōu)化速度模型(optimalvelocitymodel，OVM)和GFM模型(Generalizedforcemodel)進(jìn)行數(shù)值仿真，結(jié)果顯示出現(xiàn)不盡如人意的現(xiàn)象。據(jù)此，論文提出了加速度調(diào)節(jié)車輛跟馳模型——AACM(Acceleration-adjustmentCar-followingModel)，改進(jìn)了以上兩個(gè)模型的不足之處，AACM在穩(wěn)定性、模擬現(xiàn)實(shí)交通流系統(tǒng)中存在的

3、各種狀態(tài)以及現(xiàn)象，如：交通流相變等方面表現(xiàn)出了良好的性能。同時(shí)研究了AACM中參數(shù)之間的關(guān)系、車輛運(yùn)動(dòng)延遲時(shí)間以及線性穩(wěn)定性等。眾所周知，混合車型是道路交通流的基本構(gòu)成，車輛屬性的不同是確定交通流穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，因此論文在AACM的基礎(chǔ)之上提出了多車輛種類車輛跟馳模型，并討論了其穩(wěn)定性。特別地，對(duì)兩類車型以及三類車型混合交通流系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真，得出這兩種混合交通流系統(tǒng)的線性穩(wěn)定性與其中車輛所占比例之間存在一定關(guān)系的結(jié)論。為了更加接

4、近實(shí)際地理解交通動(dòng)態(tài)變化，論文還在AACM中考慮了由于駕駛員反應(yīng)而引起的車輛運(yùn)動(dòng)延遲，提出了“加速度調(diào)節(jié)時(shí)間”的概念，對(duì)相應(yīng)模型AACMDT(Acceleration-adjustmentCar-followingModelwithDelayTime)的數(shù)值仿真結(jié)果顯示：“加速度調(diào)節(jié)時(shí)間”這一概念的提出使得AACMDT允許模型參數(shù)取到更加符合實(shí)際交通的數(shù)值。 由于宏觀模型與微觀模型之間存在著一定的聯(lián)系，論文介紹了近幾年來(lái)發(fā)展的幾

5、種比較典型的聯(lián)系微觀車輛跟馳模型與宏觀交通流模型的系統(tǒng)性方法，隨后引入了連續(xù)車輛數(shù)的概念，將AACM轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的宏觀交通流模型，并研究了相應(yīng)宏觀模型的特征屬性。論文還采用基于波前的非線性方法研究了一類各向異性宏觀交通流模型以及Payne-Whitham型宏觀交通流模型的穩(wěn)定性，并結(jié)合Padé逼近方法進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值仿真，得到的結(jié)果與理論分析相一致。 另外，論文介紹了表征交通流特性的一些基本變量，討論交通流連續(xù)性理論的基本關(guān)系曲線，