基于元胞自動機的高等級公路復式收費站能耗仿真與應用.pdf

1、近年來，我國高等級公路發(fā)展迅速，截止到2012年底，我國高速公路的通車里程已達到97355公里，比2011年增長14.6％。而我國自1984年以來實行“貸款修路、收費還貸”的政策，主要對二級以上的高等級收費公路征收道路通行費，收費系統(tǒng)的運營管理直接關系到公路的通行效率和經濟效益?！督煌ㄟ\輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出了“落實建設‘兩型’社會發(fā)展戰(zhàn)略，加快構建綠色交通運輸體系”的發(fā)展目標，而我國收費系統(tǒng)交通阻塞、安全和環(huán)境問題日益突出，車

2、輛經過收費系統(tǒng)的車輛經常處于“時走時?！焙团抨牭却隣顟B(tài)，能耗損失嚴重。有關研究表明，超過20％的原油消耗和空氣污染是由于交通擁堵和“時走時停”交通引起的，車輛速度由40km/h減小到10km/h，燃料消耗將增加2～4倍。電子不停車收費(ETC)系統(tǒng)雖然可以提高收費站的通行能力，但在我國的經濟發(fā)展水平和應用條件下還難以普及，我國的繳費主體車輛仍然是人工收費車輛(MTC)。復式收費模式在原有的收費設施基礎上添加了多套收費設施，實現(xiàn)了單車道可

3、以對多輛車進行收費，大大減少了收費系統(tǒng)的投資，而有效提高了收費系統(tǒng)的通行能力，降低了車流能耗。
　　本文以元胞自動機經典NaSch模型為基礎，結合復式收費站車輛的運行特性，建立了復式收費站車輛狀態(tài)演化的更新規(guī)則;另外，鑒于收費站車流行駛狀態(tài)的特殊性，本文對傳統(tǒng)車輛能耗模型進行了改進，加入了車輛停車怠速狀態(tài)下的空盤能耗損失因素;最后，構建了復式收費站車流和能耗多維CA仿真模型，在此基礎上探討了MTC/ETC車流和復式收費崗亭（節(jié)點）

4、使用規(guī)則對復式收費站單車道交通流和能耗的影響，得出了如下結論:
　　(1)混合車流比例系數(shù)R、空盤能耗取值Es、車輛最大速度Vmax收費滯留時間Tw和隨機慢化概率p對復式收費站車流和能耗的影響
　　混合車流包含MTC車輛時，各流量曲線都出現(xiàn)2個峰值，第二個峰值為曲線的最大流量，R、Tw、p值越大，車輛在復式收費站附近的堵塞越嚴重，車流越不容易從阻塞相向自由流相轉變，Vmax影響下的最大流量相差不大;R、T、p、Vmax、Es

5、越大，車輛的總能耗Ed越大，空盤能耗Eds的走勢與總能耗一致。
　　(2)收費崗亭個數(shù)M、收費崗亭設置位置、有效收費崗亭排列方式對復式收費站車流和能耗的影響
　　復式收費站的通行能力隨著M的增加而增大，增幅減小，臨界個數(shù)為M=7個，最大流量比傳統(tǒng)收費站提高約50％。收費崗亭設置位置對復式收費站交通流沒有影響，有效收費崗亭排列方式中，來車方向的第一個崗亭間距越大，最大流量越大，但也存在臨界值。M值越大，復式收費站總能耗越低，降