基于沖突點(diǎn)探測(cè)的機(jī)非混合交叉口微觀仿真模型研究.pdf

1、在我國混合交通流環(huán)境下,平面交叉口機(jī)非干擾現(xiàn)象相比國外情況嚴(yán)重許多。交叉口內(nèi)不同的運(yùn)動(dòng)主體具有智能,個(gè)體上看似隨意性較大地進(jìn)行著運(yùn)動(dòng),但整體系統(tǒng)最終卻表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。因此,我國平面交叉口形成了一個(gè)中等數(shù)目的基于局部信息做出行動(dòng)的智能性和自適應(yīng)性主體系統(tǒng),也就是一個(gè)多種運(yùn)動(dòng)主體對(duì)道路資源進(jìn)行競爭博弈并相互干擾的復(fù)雜系統(tǒng)。相對(duì)于這樣的復(fù)雜系統(tǒng),傳統(tǒng)的跟馳模型、二維元胞自動(dòng)機(jī)和多主體模型應(yīng)用于我國平面交叉口仿真過程中,對(duì)非機(jī)動(dòng)車、行人干擾

2、以及多方向不同種類運(yùn)動(dòng)主體的“預(yù)判-決策-反饋”微觀博弈過程的描述都存在一定的不足。因此,研究切合我國交通情況的微觀仿真模型對(duì)國內(nèi)城市交通問題的分析與研究具有重要意義。
　　 基于對(duì)交叉口通行現(xiàn)狀的細(xì)致觀察,結(jié)合前人在平面交叉口微觀仿真的研究成果,本文以沖突點(diǎn)作為研究對(duì)象,從一種新的研究視角出發(fā)提出了一種新型的平面交叉口微觀連續(xù)仿真模型——沖突點(diǎn)探測(cè)CPD模型,為平面交叉口交通仿真提供了一種新的思路。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:<

3、br>　　 (1)融合跟馳模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型和多主體仿真模型思想,提出了一種以沖突點(diǎn)為虛擬研究主體的新型平面交叉口機(jī)非混合流的微觀連續(xù)仿真建模方法,并建立了沖突點(diǎn)探測(cè)仿真模型(CPD),該模型具有位移連續(xù)性、容器性和開放性特征,可以靈活應(yīng)用多種數(shù)理模型研究成果作為仿真規(guī)則,文中的算例即采用了幾種擴(kuò)展跟馳模型、IDM模型(高密度時(shí)減速意愿部分)以及前人所研究的行人發(fā)生及運(yùn)動(dòng)模型。試算結(jié)果表明CPD模型在對(duì)實(shí)際沖突嚴(yán)重條件下的平面交叉口

4、仿真現(xiàn)象反映能力良好。
　　 (2)不同于以往同類仿真模型只將運(yùn)動(dòng)主體或離散空間作為研究對(duì)象,本文將運(yùn)動(dòng)主體運(yùn)行軌跡上產(chǎn)生沖突的位置點(diǎn)作為具有“觀測(cè)運(yùn)動(dòng)主體沖突情況并可決策其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化”的虛擬沖突點(diǎn)主體,將多種運(yùn)動(dòng)主體在沖突點(diǎn)“預(yù)判——決策”的路權(quán)沖突博弈復(fù)雜交互過程轉(zhuǎn)化為沖突點(diǎn)虛擬主體的“感知--決策”過程,并且虛擬沖突點(diǎn)主體的決策結(jié)果可以反作用于參與對(duì)本沖突點(diǎn)進(jìn)行博弈的所有運(yùn)動(dòng)主體。這種模型思想易于微觀細(xì)致地描述平交口各種

5、運(yùn)動(dòng)主體在路權(quán)博弈過程中產(chǎn)生的“刺激——反應(yīng)”現(xiàn)象。
　　 (3)基于CPD模型,提出了一種新型的以沖突點(diǎn)主體和運(yùn)動(dòng)主體共同作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所生成的平面交叉口動(dòng)態(tài)拓?fù)涿枋龇绞?這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以清晰地反映運(yùn)動(dòng)主體與沖突點(diǎn)之間的鄰接關(guān)系,并且易于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)主體的位置更新過程,為CPD模型反映微觀層次的沖突博弈提供了良好的結(jié)構(gòu)載體。
　　 (4)基于CPD模型特點(diǎn),建立了沖突點(diǎn)博弈規(guī)則函數(shù),分析了其系統(tǒng)動(dòng)力函數(shù)特性,并提出了單步長兩

6、階段仿真方法,可以分步驟分析鄰近沖突點(diǎn)周圍多種運(yùn)動(dòng)主體的路權(quán)爭奪博弈行為,以及博弈結(jié)果對(duì)平交口內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)主體影響的過程,為在微觀時(shí)長內(nèi)更細(xì)致地分析沖突實(shí)質(zhì)提供了一個(gè)新的視角。
　　 (5)針對(duì)CPD模型的特性,結(jié)合基于通用圖形運(yùn)算處理器(GPGPU)大規(guī)模并行運(yùn)算技術(shù)和P2P網(wǎng)格運(yùn)算結(jié)構(gòu)的并行化方法,提出了可用于多路段與平交口所組成大規(guī)模交通網(wǎng)絡(luò)的并行仿真架構(gòu),并初步給出了相應(yīng)的算法和效率分析,實(shí)驗(yàn)證明采用GPGPU并行結(jié)構(gòu)算法