元胞传输模型

摘要： 现实生活中经常看到行人进入活动场所的现象,同疏散过程类似,行人进入活动场所过程中同样存在安全隐患。然而,存在的疏散行人流模型不能直接用来刻画进入场所人群的移动过程。提出了一类可以刻画进入行人流的元胞传输模型,引入元胞自动机的转移概率作为元胞之间行人传输的分配比例,使用二次函数计算静态场值作为行人的驱动。探讨了模型中静态场值参数、动态场值参数、墙壁势参数等敏感参数的变化对行人移动和分布的影响。该模型仿真结果较为准确地刻画了行人进入活动场所的聚集规律,并且可以预测行人在进入活动场所过程中行人分配的动态演化过程和稳定状态下的行人分布。行人聚集与分布规律可以指导场所空间布局设计,优化行人流的分配,改善行人设施安全性,降低事故发生几率,提高聚集效率,帮助管理者制定合理的进入行人流管理控制策略。

摘要： 为应对恶劣天气对城市路网造成的不利影响,减轻积水路段车辆通行风险,本文针对恶劣天气和路段积水的影响建立了考虑优先级的节点交通流量分配模型。该模型引入与路段积水程度相关的通行能力折减、优先通行比例等参数,从而实现积水路段车辆快速通行的效果。利用改进的元胞传输模型描述恶劣天气下车辆在路段传输过程中的启动损失效应,进一步构建恶劣天气下城市道路交通网络动态交通仿真框架,以雨天积水场景下的Nguyen-Dupius路网为例,设置多种通行折减系数、优先比例验证模型有效性。仿真结果表明,当路网中有一定数量的路段存在积水时,该模型可以降低各个积水路段的交通量、密度峰值和平均等待时间等,其他路段的交通也可以维持在较为稳定的状态,且运行结果与优先比例关系密切。当路段与积水程度相关的通行折减为0.4,积水路段交通量在优先通行比例为0.3时的下降程度最大(为22.41%),交通平均运行时间和平均等待时间分别减少17.45%、33.03%。研究结果可为改善恶劣天气下城市道路交通管理策略提供依据。

摘要： 针对公交车辆在交叉口上游直线式公交站点停靠时对交叉口饱和流率的影响问题,以元胞传输模型为基础,并将其扩展,建立信号交叉口处的元胞车辆运行迭代规则,以及公交站点处公交停靠时的元胞车辆运行规则,进而将路段上游直线式站点公交到达的情况进行分类讨论,运用元胞传输模型对公交停靠造成的流率影响进行建模,并设定信号交叉口处饱和流率判定方式.最后对所提出的饱和流率影响模型进行数值分析,分别以交叉口信号周期、绿信比、公交停靠时间、交通流量等因素为变量研究对交叉口饱和流率的影响大小.结果表明,公交停靠时间、绿信比和站点位置对交叉口饱和流率折减影响较大.随着公交停靠时间、绿信比增大和站点到交叉口距离减小,饱和流率减小.

摘要： 针对交通事故引发的城市快速路拥堵问题,在分析事故路段交通流特性基础上,对事故点上下游元胞重新划分,重构节点并建立了元胞传输模型改进的节点交通流仿真模型,结合复杂网络理论修正节点耦合模型,以牵制同步为目标设计多入口匝道协调控制器,推导出系统稳定性条件,得到优化后需调节的入口匝道范围和调节参数,通过具体仿真予以验证.结果 表明,采用所提方法,能在快速路出现事故后以小的匝道调节范围代价达到抑制交通拥堵,提高道路通行效率的目的 ,最大限度降低事故所造成的影响.

摘要： 元胞传输模型作为一种新型的交通流宏观仿真模型,为城市快速路网的研究提供了行之有效的方法.城市交通拥堵日益严重,造成城市道路通行能力下降的因素很多,如恶劣天气、交通事故等.利用元胞传输模型构建仿真模型,有助于城市道路的拥堵研究.因此,本文利用元胞传输模型构建道路模型,并在交通不利条件下,即考虑节假日出行及雨雪天气等,基于Matlab仿真研究了城市道路的交通拥堵和消散过程,探讨其对城市路网通行能力和安全运营的影响.

摘要： 为研究聚集活动中的行人在移动过程中所表现出的行为特征对人群整体移动过程的影响,通过实验观察与计算机仿真模拟的方法对人员移动进行研究.通过对实验视频的观察分析,在CTM模型基础上建立考虑人员跟随行为与保持距离行为特性的移动模型,并在简单无障碍和复杂多障碍的场景进行仿真实验.结果表明:模型能有效地描述行人的运动特征,而且拥挤程度和行人间排斥作用越大时行人移动越慢,整个疏散过程花费时间越长;障碍物的存在会影响人群在出口处的"成拱现象",对理解人员的运动规律和防止拥挤踩踏事故具有一定理论和现实意义.

摘要： 针对高峰期间常发拥堵点交通需求过大、周边关联交叉口交通负荷分布不均的问题,研究了面向常发拥堵点的交通信号协调控制方法.通过对常发拥堵点的车流进行追踪与溯源,根据交通量关联度确定信号协调控制范围,然后基于路径的流量分担率与路段平均饱和度识别信号协调控制范围内的关键路径.基于宏观基本图理论,考虑关键路径对路网运行状态的影响,构建边界交叉口主动限流控制模型.同时,利用元胞传输模型描述交叉口与路段的运行状态,以关键路径通行能力最大化和进口道饱和度均衡化为信号控制优化目标,建立均衡路网交通负荷的信号控制优化模型.以武汉市发展大道青年路交叉口以及关联交叉口为对象开展仿真实验,结果表明:虽然本文方法下的边界交叉口车均延误增加了6.8 s,但常发拥堵点的车均延误降低了15.7 s;关键路径的车均延误减少72.6 s,平均排队长度减少26.1 m.并且,路网整体的车均延误降低14.7％,驶出车辆数增加26.6％,验证了提出方法缓解常发拥堵点交通拥堵的有效性.

摘要： 为解决城市信号自组织控制中,由相邻路口间各自最优通行效率冲突造成的路口群整体通行效率难以继续提升的问题,提出一种城市元胞路网下自组织控制规则参数的整定方法.首先,利用城市路网元胞传输(CTM)模型模拟路网交通流动态状态信息;然后,基于元胞路网实时信息,以选定局域路网中各路口元胞的自组织控制规则参数为设计空间;最后,建立各路口相互协调下通行量最大化的目标函数,完成各路口自组织控制规则参数的整定.仿真结果表明:在基于城市元胞路网实时信息条件的整定方法下,不仅解决了自组织控制中相邻路口间互相制约通行效率的问题,并且有效提高了自组织单元中所有路口的通行效率.该方法为面向复杂城市路网的实时城市交通信号自组织控制系统提供可借鉴的智能化方法与工程化理论.

摘要： 在灾害发生前针对城市道路网系统做出合理有效的疏散控制策略能够最大程度的保护人民生命及财产安全有着重要的意义.论文从交通决策者的角度出发,引入元胞传输模型分析道路网络结构,建立并求解动态交通分配最优化模型,从而对如何在城市中进行疏散逆向车道设置问题进行了研究.本文结合时变疏散交通需求及单终点目的地疏散方法,提出了一种动态的基于系统最优交通分配方法的疏散逆向车道最优化模型.结合深圳宝安核心区内实际路网,应用逆向车道设置最优化模型,给出了路网中具体元胞的通行能力分布比例,确定了相关疏散道路中逆向车道的大小,并对疏散评价指标进行了比较及灵敏度分析.

摘要： 动态智能交通(ITS)信息在微观层面提升驾驶员的预测能力和适应能力,在宏观层面表现为车队群体的预期性和适应性.本文引入期望密度/速度函数以及预期性和适应性调节系数扩展了元胞传输模型,弥补了原始模型未考虑ITS信息影响的不足.线性稳定性分析和收敛性仿真结果表明预期性和适应性会减少弛豫带来的负效应,增大交通流的线性稳定域,不同的状态调节系数组合刻画了不同程度的预期性和适应性,改变了平衡曲线与收敛速度,智能交通信息将有益于辅助安全驾驶和减少道路拥堵.

摘要： 针对高速路网中诱导策略的设计，以可变信息标志(VMS)的开关切换为控制手段，把交通诱导归纳为一类最优开关控制命题，通过元胞传输模型建立实际路网模型，利用遗传算法求解，给出了一种VMS诱导策略的最优设计方法．仿真结果表明，设计给出的 VMS控制律可以提高路网通行能力，缓解局部拥堵，特别是对路网流量分布不均衡的情况效果较好，路网总耗费时间可降32.39%。

摘要： 提出了一种考虑交通需求不确定性的基于元胞传输模型(CTM)的交通信号优化模型，模型通过遗传算法来进行优化求解。仿真结果表明，在多种交通状况（未饱和、过于拥挤和饱和的交通流）下，模型都能够有效地反映交通流的波动性对信号配时及车辆延误计算产生的影响，并实现了对路口交通信号的优化设置。

摘要： 本发明公开一种基于元胞传输模型的建模方法及参数标定方法，建模方法首先将元胞划分为三类，然后根据流量守恒理论建立高速路网元胞传输理论模型，仿真预测方法然后再用历史数据对元胞传输理论模型的基本参数进行标定，并估算因事件引起的道路剩余通行能力，然后再对匝道分流区、合流区的流量比例进行估算，对匝道管控方案实施后交通需求进行预测；最后基于标定的所有参数，运行S2的高速路网元胞传输理论模型，对路网交通状态的演变进行仿真，输出仿真结果。本发明的方法可作为匝道管控方案的制定与选择的基础依据。

摘要： 本发明公开了一种面向车路协同环境的元胞传输模型改进方法，包括获取高速公路研究路段的断面交通流数据；分别拟合得到包含通行能力下降和可变限速控制下的两个交通流基本图；初始化元胞传输模型，确定元胞的初始长度、元胞初始交通流密度；结合拟合得到的两个交通流基本图计算各元胞内的可能车辆流入、车辆流出率；比较计算出的相邻元胞内的可能车辆流入、车辆流出率，计算k时刻元胞的车辆流出率，更新各元胞内的交通流密度及平均交通流速度；判断是否预测结束，输出更新。本发明模拟了控制空间长度可实时变化条件下的可变限速控制对交通流运行的影响，为实现可变限速控制方法提供了交通流模型，使得实施实时分段控制的可变限速控制成为可能。

摘要： 本发明公开一种基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法，首先将元胞划分为三类，然后根据流量守恒理论建立高速路网元胞传输理论模型，然后再用历史数据对元胞传输理论模型的基本参数进行标定，并估算因事件引起的道路剩余通行能力，然后再对匝道分流区、合流区的流量比例进行估算，对匝道管控方案实施后交通需求进行预测；最后基于标定的所有参数，运行S2的高速路网元胞传输理论模型，对路网交通状态的演变进行仿真，输出仿真结果。本发明的方法可作为匝道流量管控方案的制定与选择的基础依据。

摘要： 本发明公开了一种考虑交叉口信号控制的元胞传输模型改进方法。该方法包括：S1元胞长度可变化设置；S2区域元胞划分方法设计；S3元胞传输模型仿真粒度细化为个体车辆；S4信号控制交叉口元胞发送流率动态调整，实现交叉口信号控制环境下的元胞传输模型的建立。本发明相比传统元胞传输模型，能够适用于路段长度多样化、信号控制交叉口遍布的城市道路中，可重现交叉口交通流的排队形成与消散过程，同时相比于传统仿真模型，该方法能够进一步提高仿真速度可及时向管理者提供方案的仿真效果，帮助管理者做出科学合理的决策。

摘要： 本发明公开了一种基于元胞传输模型的动态拥堵收费最优费率计算方法，本发明提出的基于元胞传输模型的动态拥堵收费最优费率计算方法相比于已有的算法，更加公平有效，得出的最优费率使整个路网的时间消耗最小；本发明中采用的基于路径的元胞传输模型与原始的元胞传输模型相比，拥有无需计算元胞等待时间等优点，使得计算更加简便高效，当本发明应用在较大的城市区域中时，可以大幅节省整个路网系统的总出行时间。

摘要： 本发明提供了一种基于元胞传输模型的不确定基本图参数辨识的识别方法，属于交通流基本图参数辨识领域，主要解决传统宏观基本图针对微观元胞不适用的问题。本发明以路段为节点构成图的顶点，路段之间的交通流向为图的有向边，构成元胞组合为路网拓扑结构的有向图模型，构造针对元胞的不确定基本图，根据线性回归拟合不确定基本图左侧的自由流状态，根据支持向量回归拟合不确定基本图右侧的拥挤流状态，从而确定不确定基本图的参数表达，用该图可以分析对应元胞的交通运行状态。该方法具有更为精确、针对微观路段有良好的鲁棒性等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于多车道元胞传输模型的基本路段交通仿真方法，包括以下步骤：根据现实中道路拓扑结构，建立仿真路网的道路元胞节点表和道路元胞连接表；计算道路元胞之间的传递流量；根据多车道流量分配算法对道路元胞之间的传递流量在各车道元胞间进行分配，获得各车道之间的传递流量，并确定车道元胞的输入和输出流量；根据各车道元胞的输入流量和输出流量，结合车道的基本图模型，计算车道元胞和道路元胞的密度、流量和速度；根据不同时刻道路元胞的密度、流量和速度，绘制时空变化热度图。本发明步骤简明，计算高效，对实现道路基本路段的交通仿真具有重要的现实意义，为交通管理系统的交通仿真提供方法支撑。

摘要： 本发明公开了一种基于多车道元胞传输模型的匝道区域交通仿真方法，包括以下步骤：根据匝道处道路的连接关系，建立匝道区域上下匝道的道路元胞的拓扑结构；根据匝道区域元胞传输模型计算上下匝道的道路元胞之间输送流量；根据匝道区域多车道流量分配算法，分别对上下匝道两种区域内的道路元胞之间的输送流量在主线车道元胞和匝道车道元胞间进行分配，获得各车道的输入流量和输出流量；根据各车道的输入流量和输出流量，计算下一时刻车道的密度、流量和速度，并汇总计算得到道路元胞的平均密度、流量和速度。本发明步骤简明，计算高效，对实现道路的匝道区域交通仿真具有重要的现实意义，为主动交通管理系统的交通仿真模块提供方法支撑。

摘要： 本发明公开一种基于元胞传输模型的匝道流量管控效果仿真预测方法，首先将元胞划分为三类，然后根据流量守恒理论建立高速路网元胞传输理论模型，然后再用历史数据对元胞传输理论模型的基本参数进行标定，并估算因事件引起的道路剩余通行能力，然后再对匝道分流区、合流区的流量比例进行估算，对匝道管控方案实施后交通需求进行预测；最后基于标定的所有参数，运行S2的高速路网元胞传输理论模型，对路网交通状态的演变进行仿真，输出仿真结果。本发明的方法可作为匝道流量管控方案的制定与选择的基础依据。

摘要： 本发明公开了一种面向车路协同环境的元胞传输模型改进方法，包括获取高速公路研究路段的断面交通流数据；分别拟合得到包含通行能力下降和可变限速控制下的两个交通流基本图；初始化元胞传输模型，确定元胞的初始长度、元胞初始交通流密度；结合拟合得到的两个交通流基本图计算各元胞内的可能车辆流入、车辆流出率；比较计算出的相邻元胞内的可能车辆流入、车辆流出率，计算k时刻元胞的车辆流出率，更新各元胞内的交通流密度及平均交通流速度；判断是否预测结束，输出更新。本发明模拟了控制空间长度可实时变化条件下的可变限速控制对交通流运行的影响，为实现可变限速控制方法提供了交通流模型，使得实施实时分段控制的可变限速控制成为可能。