基于人工势场跟驰模型的双交叉口交通流仿真

摘要

时代在发展，科技在进步，城市交通问题却越来越突出。一方面，近几年在大城市上班高峰期或国家法定节假日期间，城市交通拥堵问题日益尖锐，并成为人们热议的话题被推到风口浪尖上，而迅速有效的解决办法还没有研究出来。另一方面，云计算、物联网、车联网和大数据等现代信息技术迅速发展，对城市交通的信息采集、处理和应用等方面的要求越来越高。这些现状对已有的交通工程理论与方法提出了严峻的挑战，对交通流演变特征的进一步研究越来越迫切。
　　基于这种认识，本文应用系统工程的思想，综合运用群集运动、模糊控制、智能体系统和交通工程等方面的理论与方法，在交通仿真技术的支持下，分步研究跟驰模型、信号控制模糊控制器，并进行交通流仿真特征分析，最后将研究成果用于实际交通情况分析。本论文的主要研究内容如下:
　　首先，借鉴群集运动理论，建立了基于人工势场的跟驰模型组;采用智能体的思想，建立了车辆智能体，并对模型进行了仿真实验和输出结果分析。其次，利用模糊控制理论构建了交叉口信号控制模糊控制器，该模糊控制器能根据实时交通状态进行动态信号控制，通过比较验证具有较好的适用性。然后，基于本文所建跟驰模型和信号控制方法对交通流进行了仿真实验和特征分析，主要是分别对固定信号控制和动态信号控制与两种不同路段长的组合情况进行对比分析。
　　最后，依据本文研究方法对实际交通状况进行了案例分析，表明了本文研究方法在实际应用中的有效性。
　　总的来说，本文主要是在跟驰模型和信号控制模糊控制器的基础上对交通流进行仿真分析，研究交通流的演变特征，以寻找交通拥堵的形成原因和预防拥堵的机制。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 问题的提出

1．1．3 研究目的和意义

1．2 国内外研究文献综述

1．2．1 交通流方面的研究综述

1．2．2 信号控制方面的研究综述

1．2．3 结合交通流和信号控制研究的有益探索

1．2．4 研究文献综述小结

1．3 研究思路和主要内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

1．4 论文结构和技术路线

1．4．1 论文结构

1．4．2 技术路线

2 相关理论与方法综述分析

2．1 群集运动理论与方法

2．1．1 群集运动的发展及基本理念

2．1．2 群集运动控制的基本模型

2．2 城市交通信号控制理论与方法

2．2．1 交通信号控制的基本概念

2．2．2 交通信号控制技术实现方法

2．3 智能体理论与方法

2．3．1 智能体的概念

2．3．2 智能体分类

2．3．3 多智能体系统

2．4 小结

3 基于人工势场的跟驰模型研究

3．1 跟驰模型的建立

3．1．1 模型建立过程

3．1．2 模型检验

3．2 模型分析论述

3．2．1 跟驰模型组过程分析

3．2．2 跟驰模型组可用性分析

3．3 模型仿真实验

3．3．1 车辆智能体的建立

3．3．2 仿真实验及分析

3．4 模型实证分析

3．5 小结

4 信号控制下的交通流仿真分析

4．1 建立交叉口信号配时的模糊控制器

4．1．1 模糊控制器的建立

4．1．2 模糊控制器的应用设计

4．1．3 模糊控制器的仿真与评价

4．2 基于跟驰模型的交通流仿真实验原理

4．3 仿真实验的交通流特征分析

4．3．1 单交叉口交通流特征分析

4．3．2 双交叉口固定信号控制下的交通流特征分析

4．3．3 双交叉口模糊控制器动态控制下的交通流特征分析

4．3．4 基于仿真实验的双交叉口交通流特征分析总结

4．4 小结

5 呼和浩特市某双交叉口路网的交通流特征分析

5．1 仿真对象概述

5．2 固定信号控制下的交通流仿真分析

5．3 模糊控制器动态控制下的交通流仿真分析

5．4 小结

6 结论与展望

6．1 研究总结

6．2 研究工作展望

参考文献

作者简历

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