基于元胞自动机的山区二级公路爬坡车道设置决策技术研究

摘要

本论文依托陕西省交通运输厅科研项目—山区双车道公路爬坡车道设置决策技术研究（15-27K）。我国山地地区地理线形复杂、地貌多变，因此选择二级公路实现山区的集散与干线功能，二级公路具有多组合纵坡从而形成长大上、下坡，即爬坡路段。当重载货车在爬坡路段上运行时，由于自身的车辆性能的原因导致其出现速度折减的现象，加之山区二级公路交通组成复杂，车速差较大，因此，严重影响了山区二级公路的通行能力与交通安全。本文从效率角度出发，通过定量分析山区二级公路爬坡车道的设置效果，科学、合理的提出爬坡车道设置决策阈值。
　　本文针对姜眉公路中部分爬坡路段上车辆进行了运行、超车等方面的交通特性调查，得到了爬坡路段不同类型车辆的运行特性，并针对影响爬坡路段通行能力的因素进行分析。
　　通过交通调查得到山区二级公路爬坡路段车辆运行、超车等特性。元胞自动机采用离散的时空和状态变量，使得其研究本质上离散的交通问题时，避免了离散-连续-离散的近似过程，具有独特的优越性，因此选取元胞自动机进行建模。介绍了元胞自动机的基本原理与各类模型，结合调查数据，加入改进的双向两车道超车模型，在模型中的边界条里加入交通量及车速的因素，通过调查得到的数据标定模型参数与运行规则，建立山区二级公路爬坡路段元胞自动机模型，并采用MATLAB软件对爬坡路段上的车辆运行状态进行模拟。分析交通量、坡度、坡长、车速、大车混入率五个成分对其通行能力的影响。
　　通过多元回归的统计学方法，对比分析有、无爬坡车道情形下，山区二级公路爬坡路段通行能力提升百分比。对山区二级公路爬坡车道的设置与否提出了相关依据。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线与方法

第二章 爬坡路段交通运行特性与影响因素分析

2.1 交通调查

2.2 爬坡路段车辆运行特性分析

2.3 爬坡路段车辆超车行为分析

2.4 道路条件对运行效率的影响分析

2.5 交通条件对运行效率的影响分析

2.6 爬坡路段效率评价指标的确定

第三章 基于元胞自动机的爬坡路段仿真模型建立

3.1 元胞自动机模型概述

3.2 无爬坡车道下元胞自动机模型建立

3.3 有爬坡车道下元胞自动机模型建立

3.4 仿真方案确立

第四章 爬坡车道设置决策阈值

4.1 单因素分析

4.2 多因素回归分析法

4.3 爬坡车道设置决策阈值

第五章 实例应用

5.1 项目简介

5.2 仿真模型验证

5.3 爬坡车道设置决策分析

第六章 结论与展望

6.1 研究主要结论

6.2 研究主要创新

6.3 进一步研究的内容

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢