信號(hào)燈控制入匝道系統(tǒng)的建模與模擬.pdf

1、道路交通瓶頸是導(dǎo)致城市交通擁堵的主要原因之一。交通實(shí)測(cè)表明，在道路交通瓶頸附近往往會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的交通流現(xiàn)象。穩(wěn)定均勻的自由車(chē)流到達(dá)瓶頸時(shí)受到擾動(dòng)，從而演化成具有不同特征的交通擁擠。對(duì)于道路交通瓶頸附近所演化出的復(fù)雜、多變的交通流現(xiàn)象，至今人們?nèi)杂泻芏鄦?wèn)題認(rèn)識(shí)不清，一些現(xiàn)象的物理機(jī)理還有待人們深入探索。城市快速路匝道是最為典型和常見(jiàn)的交通瓶頸之一，本文利用元胞自動(dòng)機(jī)理論對(duì)入匝道系統(tǒng)進(jìn)行建模并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析了車(chē)輛在匝道附近的交通行為，從

2、理論角度出發(fā)，為入匝道系統(tǒng)中的交通信號(hào)燈設(shè)置提出了若干建議。本文的主要工作如下： 1．在入匝道系統(tǒng)中，引入信號(hào)燈控制，通過(guò)信號(hào)燈來(lái)引導(dǎo)主道和匝道上的車(chē)輛通行，可以有效提高道路的通行能力。以往的研究只考慮了主道為單車(chē)道的情況，但單車(chē)道模型的一個(gè)不足之處就是不允許超車(chē)。本文引入合理的換道規(guī)則，將信號(hào)燈控制下的主道為單車(chē)道入匝道系統(tǒng)擴(kuò)展到主道為雙車(chē)道的入匝道系統(tǒng)，研究信號(hào)燈控制對(duì)主道為雙車(chē)道入匝道系統(tǒng)交通特性的影響。通過(guò)數(shù)值模擬，分析

3、了信號(hào)燈控制對(duì)主道與匝道的車(chē)流量、系統(tǒng)通行能力以及入匝道口處的車(chē)流平均速度的影響。通過(guò)相圖比較，說(shuō)明信號(hào)燈控制的雙車(chē)道入匝道系統(tǒng)能模擬出比信號(hào)燈控制的單車(chē)道入匝道系統(tǒng)更加符合實(shí)際的交通流特性。與Jiang提出的主道為雙車(chē)道無(wú)信號(hào)燈控制模型[Jiang R 2003 J．Phys．A 36 11713]結(jié)果相比，信號(hào)燈控制下的匝道系統(tǒng)的交通流狀態(tài)得到改善并且道路通行能力有所提高。 2．對(duì)于信號(hào)燈控制的入匝道系統(tǒng)，在以往的研究中，有

4、些學(xué)者考慮了利用道路上的進(jìn)車(chē)概率來(lái)判斷信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)。然而，車(chē)輛在入匝道口附近經(jīng)常會(huì)發(fā)生復(fù)雜的交通現(xiàn)象，這種復(fù)雜的特性使得信號(hào)燈對(duì)車(chē)輛的控制也有很多不同的設(shè)置方法。基于此，本文考慮利用車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度來(lái)判斷信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，采用這種基于排隊(duì)長(zhǎng)度的信號(hào)燈控制方式來(lái)引導(dǎo)道路上的車(chē)輛通行，分析了基于排隊(duì)長(zhǎng)度的信號(hào)燈控制對(duì)主道與匝道的車(chē)流量、系統(tǒng)通行能力的影響。模擬結(jié)果表明：與基于進(jìn)車(chē)概率的信號(hào)燈控制系統(tǒng)相比，相圖由原來(lái)的三個(gè)區(qū)域變成了四個(gè)區(qū)域，在新出現(xiàn)的Ⅳ