城市道路微观交通流仿真系统研究与开发

摘要

中国的机动车数量快速增长导致城市交通需求急剧增加，然而路网通行能力却越来越不能满足交通增长的需要，由此引发的交通拥挤、交通事故、环境污染以及能源浪费日趋严重，已成为社会关注的焦点和热点。利用城市微观交通仿真技术可以动态逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象，深入地分析车辆、驾驶员、行人、道路以及交通流的交通特征，有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通能源节约等各方面的研究。
　　 在我国，机动车、非机动车和行人混行是城市道路交通的显著特点，各种交通流在通过交叉口时相互干扰，冲突严重，使交叉口路段经常发生交通拥堵，通行效率下降，成为城市交通网络的瓶颈。为了在现有道路条件下更好的实施交通规划和控制，提高交通运行效率，需要对交叉口的交通流运行状况进行重点研究。微观交通仿真则是研究交叉口交通问题的一个重要手段。武汉理工大学系统仿真及控制工程研究中心自主开发的道路微观交通仿真软件MTSS(Micro-scopic Traffic Simulation Software)能够模拟交叉口—车—路的相互作用，描述各种交通控制策略的实施过程和效果。仿真所得到的各种数据可用于对交通状况进行分析、预测，对交通管理控制方案进行评估等。
　　 本文主要对MTSS软件中的部分模型进行优化和改进，并研究其在典型交叉路口的应用，完成如下工作：
　　 1)MTSS中的车辆产生模型采用的是负指数分布，只是爱尔朗分布在参数k=1的一个特例，本文改进为车辆产生模型符合爱尔朗车头时距分布，可对不同密度的交通流进行仿真，应用范围更广泛。同时，本文将MTSS中的基于安全距离的跟驰模型改进为目前较新的基于期望车头时距的跟驰模型，将定周期信号配时策略改进为变周期信号配时策略，并对路网自动生成模型、换道模型等也进行了优化和改进，使MTSS更具有通用性。本文在Visual C++6.0平台下实现了优化后的模型程序开发。
　　 2)借助三维实时视景仿真工具Vega实现了典型路口的三维可视化，能够动态实时显示仿真过程。
　　 3)通过对典型路口实地交通调查采集的数据进行整理，分析交通流特性，确定了车辆产生模型、跟驰模型及参数，利用MTSS软件对典型路口进行交通仿真，并对仿真结果进行仿真对比分析，仿真结果可用于对交通控制管理方案进行评估。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题概述

1.2交通仿真概述

1.2.1交通仿真模型的分类

1.2.2交通仿真的应用范围

1.2.3交通仿真技术在国内外的现状和发展趋势

1.3微观交通仿真模型

1.3.1微观交通仿真模型概述

1.3.2微观交通仿真模型的结构

1.4本文工作

第2章城市道路微观交通仿真模型

2.1车辆产生模型

2.1.1随机变量的产生

2.1.2车头时距分布模型

2.2车辆跟驰模型

2.2.1车辆跟驰特性

2.2.2车辆跟驰状态的判定

2.2.3线性跟驰模型

2.2.4非线性跟驰模型

2.2.5原跟驰模型

2.2.6本文中的跟驰模型

第3章城市道路微观交通仿真系统的实现

3.1微观交通仿真系统的流程

3.2微观交通仿真系统的实现

3.2.1自动创建路网模型的实现

3.2.2车辆产生模型的实现

3.2.3车辆跟驰换道行为模型的实现

3.2.4路径选择模型的实现

3.2.5信号配时模型的实现

3.3场景可视化建模

3.3.1可视化建模软件

3.3.2可视化的实现

3.4视景仿真的实现

3.4.1视景仿真流程图

3.4.2视景仿真场景效果图

第4章仿真实例

4.1工作流程

4.2交通调查及模型参数标定

4.2.1调查目的

4.2.2调查时间、地点及人员

4.2.3调查内容

4.2.4调查实施方法

4.2.5数据采集

4.3数据处理

4.3.1数据整理

4.3.2模型参数标定

4.4仿真实例结果

4.4.1定周期信号配时方案

4.4.2改进的变周期信号配时方案

4.4.3实际数据

4.4.4仿真结果对比

第5章 总结与展望

5.1全文总结

5.2下一步工作展望

致 谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文