基于元胞自动机的高速公路重载货车移动瓶颈研究

摘要

我国高速公路中大型货车比重较大，且超限超载现象严重。重载货车的行驶速度、加速性能和制动性能明显低于小汽车，形成了移动瓶颈，造成交通状况恶化。因此对重载货车的移动瓶颈效应进行研究具有重要意义。
　　本文基于双车道NaSch模型，考虑货车和小汽车的动力性能和制动性能的差异以及移动瓶颈的形成机理，建立了重载货车移动瓶颈模型；针对货车并排行驶造成瓶颈效应被放大的问题，建立了并行瓶颈判别和消除规则。在验证模型的有效性之后，分析了交通密度、货车比例、货车车辆性能对移动瓶颈效应的影响，研究了车道限制对交通状况的改善效果，取得了如下研究成果：
　　（1）随着交通密度的增加，交通流存在自由流、同步流、宽运动阻塞3种状态和两个发生相变的临界交通密度。重载货车比例增加，相变交通密度不发生改变；货车车辆性能提高，两个相变交通密度随之变小。
　　（2）货车比例越高，移动瓶颈效应越强。随着货车比例升高，交通流量降低，且交通密度越大，降低越明显；拥堵加剧，且交通密度越大，加剧越明显；自由流状态的平均车速明显降低，小汽车换道率先增加后降低；同步流和宽运动阻塞状态的平均车速和小汽车换道率无明显变化。
　　（3）货车车辆性能越好，移动瓶颈效应越弱。随着货车车辆性能提高，交通流量在交通密度适中时显著提高，交通密度过大或过小时流量变化不大；自由流状态的平均车速显著提高；自由流状态的小汽车的换道率明显降低；发生拥堵的最低交通密度逐渐变小。
　　（4）对货车实施车道限制后，交通流量提高；两条车道的车速在自由流状态产生显著差异；拥堵率降低，发生拥堵的最低交通密度变大；小汽车换道率降低。货车比例越高，车道限制的效果越明显。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2研究目的与意义

1.3国内外研究现状

1.4研究内容和技术路线

2移动瓶颈的形成机理分析

2.1道路交通瓶颈简介

2.2移动瓶颈的形成机理和影响因素

2.3本章小结

3基于NaSch模型的移动瓶颈建模

3.1双车道NaSch模型分析

3.2模型说明

3.3模型建立

3.4本章小结

4移动瓶颈模型的仿真与分析

4.1参数设置

4.2模型检验

4.3模型仿真与分析

4.4本章小结

5车道限制策略的实施效果研究

5.1车道限制策略

5.2车道限制策略的效果分析

5.3本章小结

6结论与展望

6.1研究成果

6.2主要创新点

6.3研究展望

致谢

参考文献

附录 部分代码