基于元胞自动机的城市交通流建模及其仿真研究

摘要

确保为城市交通管理和系统优化提供更准确的决策依据与参考数据，许多国内外的专家们深入研究了城市道路交通流的微观特性，建立了多种交通流模型。元胞自动机凭借其灵活的规则、简单的算法和高效的模拟等优势，得以在研究交通流中广泛应用。鉴于此，论文运用元胞自动机理论建立了考虑前车速度和安全性的城市双车道交通流模型，并用其来模拟城市道路中的不同复杂环境。论文主要工作如下:
　　(1)根据各种因素对城市道路车辆行驶的影响，运用元胞自动机建立了考虑前车速度和变化速度并引入安全系数的双车道交通流模型。重新给出换道规则和位置更新规则，并运用C拌及MATLAB对模型进行仿真模拟，得到流量与密度之间的关系图及时空分布图，分析不同安全系数下对流量和密度的影响及相同安全系数不同初始状态下密度与流量的关系。
　　(2)在考虑前车速度和变化速度并引入安全系数的双车道交通流模型的基础上，提出一个考虑前车速度的新安全距离双车道交通流模型。利用C＃及MATLAB进行数值模拟，先对其基本图与时空图进行分析得到，改进的模型能够更好地表现交通流特性;再分析不同最大减速度下流量与密度的关系，得出:最大减速度越大，道路的车流量越大。
　　(3)建立综合评价模型，即改进的TOPSIS法，利用该方法对经典的NS模型及所提出的两个双车道交通流模型进行综合的评价。评价得出:考虑前车速度的改进安全距离双车道交通流模型的相对接近度较大，故该模型更好，更与实测数据接近。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

2 城市道路元胞自动机交通流模拟

2．1 元胞自动机

2．2 交通流参数

2．3 经典NS单车道模型

3 考虑前车速度和安全系数交通流模型

3．1 问题提出

3．2 模型建立

3．2．1 车辆换道规则

3．2．2 车辆更新规则

3．3 模拟与分析

3．4 本章小结

4 考虑前车速度和安全距离交通流模型

4．1 问题提出

4．2 模型建立

4．2．1 车辆更新规则

4．2．2 车辆换道规则

4．3 模拟与分析

4．4 本章小结

5 交通流模型评价与分析

5．1 引言

5．2 改进TOPSIS法模型建立

5．2．1 构造初始数据矩阵

5．2．2 处理指标

5．2．3 确定正负理想解

5．2．4 确定指标权重

5．2．5 确定评价值距离

5．2．6 确定相对接近度

5．2．7 对相应接近度排序

5．3 模型评价分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

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