元胞自動(dòng)機(jī)雙向交通流模型的研究.pdf

1、目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，道路交通流量迅速增加，道路交通擁塞及相應(yīng)的環(huán)境污染問(wèn)題越發(fā)顯著，引起眾多科研工作者的關(guān)注。就我國(guó)道路交通運(yùn)輸而言，由于一方面人口眾多、交通工具多樣化，道路上車(chē)輛行駛狀況復(fù)雜；另一方面交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施短缺、缺乏科學(xué)的交通規(guī)劃，存在管理技術(shù)落后、交通設(shè)施利用率低等問(wèn)題，致使交通擁堵日益嚴(yán)重、交通事故頻發(fā)，加劇了交通問(wèn)題的尖銳性。
　　 本文中，在對(duì)元胞自動(dòng)機(jī)理論做了簡(jiǎn)要介紹后，主要圍繞雙

2、向交通流模型的研究展開(kāi)。在我國(guó)城郊結(jié)合地區(qū)，存在著大量的低等級(jí)公路交通系統(tǒng)，其道上大多是各種不同性能、大小的車(chē)輛混合行駛的交通流狀態(tài)，因此，探索雙向交通流的基本規(guī)律有助于改善道路交通狀況，完善路網(wǎng)整體規(guī)劃，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 文中要點(diǎn)概括如下：
　　 (1)利用元胞自動(dòng)機(jī)方法，建立了鄭容森等人提出的雙向交通流模型，在分析該模型的車(chē)輛轉(zhuǎn)道規(guī)則基礎(chǔ)上，考慮駕駛員轉(zhuǎn)道特性，結(jié)合實(shí)際車(chē)輛運(yùn)行情況，提出均一車(chē)輛雙向交通流模

3、型兩種新的車(chē)輛轉(zhuǎn)道規(guī)則，并且變換系統(tǒng)密度，得出了不同轉(zhuǎn)道規(guī)則對(duì)應(yīng)的交通流基本圖。模擬結(jié)果表明，當(dāng)逆行道密度比較低時(shí)，與單車(chē)道模型相比，兩種新規(guī)則均能夠提高母車(chē)道的車(chē)輛通行能力，且通過(guò)選擇合適的模型參數(shù)，模擬結(jié)果數(shù)值上與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)近似。
　　 (2)在已有雙向兩車(chē)道混合交通流模型基礎(chǔ)上，采用新提出的車(chē)輛轉(zhuǎn)道規(guī)則，即考慮取消對(duì)低速車(chē)隊(duì)列的限制，并引入轉(zhuǎn)道車(chē)輛鄰道后方安全距的新概念，建立一種新的雙向交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型。在周期性邊界條件

4、下，數(shù)值模擬了改進(jìn)模型的交通流基本圖，并進(jìn)行了對(duì)比。模擬結(jié)果表明，改進(jìn)的模型表現(xiàn)出新的特性，混合交通流中，慢車(chē)的出現(xiàn)、兩車(chē)道初始密度不均勻分布對(duì)雙向交通流都有顯著的影響。
　　 (3)在開(kāi)放性邊界條件下，采用改進(jìn)的雙向兩車(chē)道混合交通流模型，數(shù)值模擬了改進(jìn)模型的交通流基本圖，并分析和討論了邊界在全開(kāi)放狀態(tài)和部分開(kāi)放狀態(tài)下，系統(tǒng)從自由運(yùn)動(dòng)相轉(zhuǎn)化為最大流量相，或從自由運(yùn)動(dòng)相轉(zhuǎn)化為阻塞相的特性，以及雙向交通流之間的車(chē)道耦合性，并進(jìn)行了對(duì)

5、比。比較結(jié)果表明，在不同的邊界開(kāi)放狀態(tài)下，系統(tǒng)的臨界點(diǎn)是不同的，系統(tǒng)特性也有著顯著變化；不同車(chē)輛混合比例下的交通流基本性質(zhì)一致，但臨界值不同。
　　 (4)在開(kāi)放性邊界條件下，基于改進(jìn)的雙向兩車(chē)道交通流模型，建立兩條獨(dú)立運(yùn)行的干道與兩條允許超車(chē)運(yùn)行的支道交叉的T型口交通流模型。干、支道順向行駛車(chē)輛以NS規(guī)則運(yùn)行，數(shù)值模擬了在干、支道不同注入概率條件下各車(chē)道的交通流基本圖。模擬結(jié)果表明，交叉路口的存在對(duì)干、支道交通流都產(chǎn)生影響；干