基于元胞自動機仿真的高速公路移動瓶頸研究.pdf

1、由于我國高速公路貨車超載現(xiàn)象十分嚴(yán)重，高速公路上行駛的重載貨車對路段通行能力的折減得到有關(guān)管理部門和學(xué)者的重視，重載貨車對其上游車輛運行所造成的瓶頸影響的范圍、機理都是一個動態(tài)過程，在國外有關(guān)研究中被稱為“移動瓶頸”，由于“移動瓶頸”是一種在時間上和空間上同時動態(tài)變化的過程，難以觀察和檢測，所以一直以來對移動瓶頸的研究都停留在理論假設(shè)的階段。 本文以移動瓶頸的形成機理及其對高速公路通行能力的影響為研究目的，首先從國內(nèi)外有關(guān)路段通

2、行能力和移動瓶頸的經(jīng)典假設(shè)與基本理論出發(fā)，總結(jié)了關(guān)于重載貨車對高速公路影響的各種研究方法，特別是被廣泛應(yīng)用的PCE(當(dāng)量車折算系數(shù))等效原理方法，在移動瓶頸的相關(guān)研究理論中，由Newell的密度-流量曲線理論，提出分析評價移動瓶頸造成路段通行能力折損的因素，提出相關(guān)評價指標(biāo)，即上游車流密度以及移動瓶頸本身速度。 元胞自動機(Cellular Automaton)是一種基于細(xì)胞演化規(guī)則的仿生模擬方法，為了研究運用元胞自動機仿真研究

3、移動瓶頸現(xiàn)象的可行性，本文以前人在交通流元胞自動機仿真領(lǐng)域的研究為基礎(chǔ)，并在Daganzo等人對線圈實測數(shù)據(jù)的研究基礎(chǔ)上，通過對一段實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以流量累計曲線為基本工具，研究了移動瓶頸在時空運行中的時間變化特性與空間變化特性，研究了移動瓶頸試驗得到的流量累積曲線與元胞自動機仿真的時空斑圖的內(nèi)在聯(lián)系，證實了利用元胞自動機交通流仿真研究移動瓶頸現(xiàn)象的可行性。 對于元胞自動機模型本身，本文以雙車道對稱性元胞自動機模型為基礎(chǔ)，

4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的STCA模型，得到了一種更安全的雙車道對稱性模型，本文的后半部分，以面向?qū)ο蟮拈_發(fā)思想，以元胞自動機模型為理論模型，以VC++2005為開發(fā)工具，開發(fā)了可視化仿真軟件，具有多種的輸入輸出形式，在輸入上既能夠輸入宏觀交通流指標(biāo)如密度、平均車速信息，又能夠設(shè)定單個車輛參數(shù)，在輸出上具有動畫、時空斑圖、檢測器流量信息等多種手段，全方位、多層級、多角度地再現(xiàn)了移動瓶頸的時空運行。 最后，本文用模擬的方法驗證了前半部分的理論分

5、析與假設(shè)，運用數(shù)理統(tǒng)計的手段對仿真結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析處理。運用回歸分析的方法得到了移動瓶頸速度與高速公路路段通行能力呈正比，移動瓶頸上游車流密度在車流量適中(10veh/km)的條件下，移動瓶頸對路段通行能力影響最大，以及當(dāng)重載貨車間車頭間距小于40米時，對路段通行能力具有相當(dāng)顯著影響等相關(guān)結(jié)論，并得出了移動瓶頸條件下重載貨車的等效比例系數(shù)。在最后得出的有關(guān)結(jié)論和建議，為高速公路管理部門更好的制定貨車行駛規(guī)則、提高高速公路道路交通安全都