城市交通網(wǎng)絡(luò)元胞自動機(jī)模型的相變研究.pdf

1、城市交通網(wǎng)絡(luò)延伸的方向就是城市化進(jìn)程的方向。在過去的二十年中,由于城市發(fā)展和人民生活水平提高等方面的迫切需要,各種不同規(guī)模的道路交通建設(shè)項(xiàng)目通過立案并投入施工。今天,人們在享受城市生活所帶來的方便和快捷的同時(shí),也陷入了城市化進(jìn)程的魔咒中——交通擁堵。然而交通擁堵不僅造成了出行時(shí)間和能源的浪費(fèi),由此導(dǎo)致的大氣污染以及日益嚴(yán)重的霧霾天氣也嚴(yán)重的制約了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此,如何有效的“治堵”就成了解決上述問題所要找到線頭。在這樣巨大的現(xiàn)實(shí)背景

2、下,交通流作為一門新興的交叉學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。與此同時(shí),在交通流研究過程中發(fā)現(xiàn)的一系列有趣而又復(fù)雜的現(xiàn)象,也引起了包括物理學(xué)家在內(nèi)的眾多領(lǐng)域的學(xué)者的重視。
　　本文針對城市交通擁堵的問題,采用元胞自動機(jī)方法,建立了受到包括信號燈,繞路行駛和合作意愿博弈等因素影響的城市交通網(wǎng)絡(luò)模型,并研究了它們各自對城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響。本文的主要工作如下:
　　(1)根據(jù)Watanabe在并行條件下提出的受信號燈影響的城市交通網(wǎng)絡(luò)模型,建立了

3、考慮信號燈的隨機(jī)更新城市交通網(wǎng)絡(luò)模型。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),隨機(jī)更新對城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相變臨界密度影響很大,且只有通過同時(shí)調(diào)整信號燈的分布和信號變換周期才能有效的控制交通網(wǎng)絡(luò)和解決由于隨機(jī)更新引入所造成的系統(tǒng)臨界密度變小的問題。
　　(2)根據(jù)Ding等人提出的隨機(jī)更新城市交通網(wǎng)絡(luò)模型,通過考慮駕駛者在發(fā)現(xiàn)前方擁堵時(shí)會選擇繞路行駛的行為,建立了考慮繞路行駛的隨機(jī)更新城市交通網(wǎng)絡(luò)模型。通過對沿著固定方向繞路行駛和繞路行駛方向不固定的兩種模

4、型的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),繞路行為概率的增大有利于提高因?yàn)槭艿诫S機(jī)更新規(guī)則影響而變小的城市交通網(wǎng)絡(luò)的臨界密度。
　　(3)以 Perc提出的考慮策略博弈影響的BML模型為基礎(chǔ),建立了考慮合作意愿的BML模型。通過相圖的對比發(fā)現(xiàn),盡管系統(tǒng)臨界密度整體變小的趨勢依然無法得到全面遏制,但考慮合作意愿博弈的BML模型的自由流相區(qū)域的面積較大。此外,在緩解由于博弈導(dǎo)致的堵塞相提前發(fā)生的問題上,不斷提高駕駛者在博弈中的合作意愿比單純讓更多的駕駛者選擇