考虑驾驶员行为的入口匝道系统模型研究

摘要

随着我国经济实力的提高和居民生活水平的不断改善，汽车数量不断增加，交通需求量大幅度提高，交通堵塞及相应的环境污染问题日益严重，引起了人们的极大关注。研究并运用交通流理论模型来解决交通问题已变得极为重要，而元胞自动机模型由于各种优势，在交通流理论研究中得到了广泛的应用。
　　本文从驾驶员行为的角度围绕主道为双车道入口匝道系统模型的研究展开。探讨了考虑驾驶员行为后的匝道系统车流量的变化情况，随机因素对系统的影响，并分析了系统中的行车安全性。文中要点概括如下:
　　(1)对开放边界条件下STCA模型中车辆的运行状况进行了模拟仿真，通过改变随机慢化概率、车辆的最大速度等参数得到了车流量随入口概率的变化关系图、车辆的最大速度对车流量的影响以及各路段车辆的平均速度与入口概率之间的关系图，并通过时空图模拟了车辆的运行轨迹，验证了STCA模型中，两条道路的对称性。
　　(2)在主道为双车道入口匝道系统模型的基础上，考虑了驾驶员行为，结合现实生活中车辆运行情况，分别对匝道有车与无车情况进行讨论，通过改变随机慢化概率、车辆的最大速度等参数得到了不同入口概率下各路段的交通流基本图、车辆的平均速度与入口概率之间的关系图。结果表明，当匝道无车时，主道上的车流量与不考虑驾驶员行为时的流量基本一致，当匝道有车时，考虑驾驶员的行为特性后，匝道上的车流量有了明显的改善。
　　(3)通过时空图模拟了考虑驾驶员行为的主道上车辆的运行状况，并对匝道接口处行车安全性进行了分析讨论，结果表明，考虑驾驶员行为后，进一步提高了道路的行车安全性，且道路运行更加顺畅，有效地减小了堵塞，道路运行效率有了明显的提高。

目录

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摘要

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插表索引

第1章 绪论

1．1 交通问题研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．3 交通流研究方法

1．4 本文工作

第2章 元胞自动机模型简介

2．1 元胞自动机的发展历程

2．2 元胞自动机的定义、构成和特征

2．2．1 元胞自动机的定义

2．2．2 元胞自动机的构成

2．2．3 元胞自动机的特征

2．3 元胞自动机的应用

2．4 边界条件

2．4．1 周期边界条件

2．4．2 开放边界条件

2．5 更新方式

2．5．1 顺序更新方式

2．5．2 并行更新方式

2．6 交通流中主要变量

2．6．1 密度

2．6．2 流量和时间车头距

2．6．3 速度

2．7 小结

第3章 经典的元胞自动机交通流模型

3．1 184号模型

3．2 NaSch模型

3．3 改进的NaSch模型

3．3．1 TT模型

3．3．2 BJH模型

3．3．3 VDR模型

3．3．4 FI模型

3．4 TASEP模型和ASEP模型

3．5 入口系统模型

3．6 小结

第4章 STCA模型数值模拟及分析

4．1 模型简介

4．2 换道条件

4．3 参数设定

4．4 数值模拟及分析

4．4．1 入口概率与车流量的关系

4．4．2 最大速度对车流量的影响

4．4．3 车辆的平均速度与入口概率之间的关系

4．4．4 时空图

4．5 小结

第5章 考虑驾驶员行为的入口匝道系统模型

5．1 模型简介

5．2 参数设定

5．3 数值模拟及分析

5．3．1 车流量与入口概率之间的关系

5．3．2 平均速度与入口概率之间的关系

5．3．3 车辆运行时空图

5．3．4 安全性分析

5．4 小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文