考虑快速公交运行的交通流建模与仿真研究

摘要

随着经济的快速发展，人们收入和生活水平的日益提高，城市机动车保有量的增长迅猛，城市交通出行大量增长，交通拥堵、环境污染等城市交通问题日趋严重，已成为制约城市发展的重要瓶颈。快速公交系统是当前国际工程界为解决城市交通问题而大力推广的一种公共交通模式，它的出现为解决我国各大城市日益严峻的交通问题带来了契机。
　　本文在对现有经典交通流模型进行总体分析的基础上，结合我国城市交通混合交通流特点，考虑车型特殊，体积较大的快速公交车辆在交通流中混行的因素，重新标定元胞长度，运行车速和加速规则，制定车道转换规则，建立了考虑BRT特性的模型，并基于Matlab软件平台进行了仿真，结合实例分析了模型的有效性。
　　论文主要包括以下几方面的内容:
　　(1)分析了快速公交的特性，总结了快速公交的组成要素，指出其特征和优势所在。
　　(2)剖析了跟车行为，根据非线性刺激反应理论得出加速度，考虑超长型BRT公交专用车对路段交通流的影响，并调整了NS模型，引入平均车距、车道占有率等参数，对该改进后的模型进行了MATLAB仿真实现。在自由运动相，密度相同时，路段交通流不受车辆长度的影响;在阻塞相，密度相同时，BRT公交专用车比小汽车更容易发生局部堵塞，堵塞向后传播的速度也更快，时走停时现象发生的概率也更高。当车道占有率相同时，小汽车的总流量比BRT公交专用车大，速度下降也比较快。考虑到BRT公交专用车长度太长，对交通流的有较大影响，在实际交通中，在不同路段制定差异化的运行规则。
　　(3)加入了换道规则，构建了有公交专用车道情况下的多车道交通流模型，并通过仿真得到小汽车可以进入公交专用车道和小汽车禁止进入公交专用车道两种交通管理措施下的时空图和车道占有率变化图，对比分析了两种措施对交通流的影响效果。在实际交通中应该不同时段车流量的不同，制定出可行的运行措施，这样才能够提高车道的利用率，减少拥堵，降低排放，改善环境状况。
　　(4)米集了北京市快速公交1线所经路段实际交通流数据，对数据进行统计分布，得出社会车道小汽车和常规公交车的到达分布为二项分布，公交专用车道的快速公交车到达分布为泊松分布。应用模型对车流实现仿真，分析其交通特性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题的背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 快速公交研究现状

1．2．2 交通流元胞自动机研究现状

1．3 研究内容及方法

1．4 论文结构

1．5 本章小结

2 快速公交运行特性分析

2．1 快速公交

2．2 快速公交组成要素

2．2．1 专用路权

2．2．2 专用站台设置

2．2．3 快速公交车辆

2．2．4 线路组织

2．2．5 运营管理系统

2．3 快速公交系统特征和优势

2．4 场景假设

2．5 本章小结

3 考虑BRT专用公交车的单车道元胞自动机模型

3．1 元胞自动机

3．2 单车道元胞自动机模型

3．3 考虑BRT专用公交车的模型

3．3．1 跟车模型

3．3．2 演化规则

3．4 仿真系统建立

3．4．1 交通仿真步骤

3．4．2 仿真工具确定

3．4．3 参数设定

3．5 仿真结果分析

3．5．1 流量、速度随密度变化的研究

3．5．2 流量、速度随占有率变化的研究

3．6 本章小结

4 考虑BRT专用车道的多车道交通流仿真

4．1 多车道元胞自动机模型

4．2 模型建立

4．2．1 基本参数

4．2．2 换道规则

4．3．3 演化规则

4．3 仿真系统建立

4．4 仿真结果及分析

4．4．1 双车道交通流仿真及分析

4．4．2 四车道交通流仿真及分析

4．5 本章小结

5 实例分析

5．1 实例基本情况

5．2 数据整理

5．3 应用仿真

5．3．1 实际场景仿真

5．3．2 假定场景仿真

5．4 结论分析

5．5 本章小结

6 总结展望

6．1 工作总结

6．2 后续工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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