考虑不同弯道条件的交通流建模及模拟研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:swb39274355
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交通运输系统是人类生活、社会经济活动的重要组成部分,良好的交通运输系统是人们日常生活、生产企业等正常运转及促进经济飞速发展必不可少的基本条件。近些年来,我国很多城市大规模、高强度、高标准的交通建设使交通状况有所改善,但交通拥堵、环境污染、交通事故等问题并未根本解决,这些严峻交通问题的出现,从根本上来讲,是对交通行为和交通流的内在机制和演化机理缺乏深入系统的研究,这给交通领域的科研工作者增加了巨大的压力。本文针对实际交通流特点,以元胞自动机理论为基础,对具有弯道的道路交通流进行了建模,并通过Matlab编程进行了模拟,研究了交通流的复杂特性,从而为交通实践提供科学的依据。本文主要研究内容如下:(1)首先分析了具有弯道结构的道路线形组合类型及其特点,在此基础上研究了不同线形组合下人—车—道路—环境特性,然后以NS模型为基础,建立了具有弯道结构的单车道CA模型,研究了在不同弯道半径、弯道弧长和道路摩擦系数等条件下的车流运行情况,得出了相应的一些结论。随着弯道半径的增大,峰值流量会不断增大,且半径越大,基本图越接近于经典NaSch模型基本图;弯道圆曲线半径越小,车辆在弯道附近出现拥挤甚至堵塞程度也越严重,抑制作用越强,车辆在弯道前时走时停,车流在较长时间内无法从拥挤流向自由流转变,弯道对车流的“瓶颈”效应也越显著;在不同的弯道长度下,车流均表现出了时走时停的现象,弯道对车流均有抑制作用,对车流的抑制作用的影响较小;摩擦系数越大,在相同的弯道半径下,弯道对车流的抑制作用越弱,“瓶颈”效应表现的越不显著,道路通行能力越高,流量也越大,摩擦系数越小,弯道“瓶颈”效应表现的越显著,弯道前的堵塞程度也越严重,当摩擦系数为0.9时,道路摩擦系数对交通流的影响消失。(2)为更好的模拟实际交通流情形,本文还构建了具有弯道结构的双车道CA模型,并模拟了在两种不同的换道规则下的交通流。在相同条件下,主动换道规则下交通流量一般小于被动条件下的交通流量;在不同的快慢车比例下,慢车所占比例越大,流量越小,慢车所占比例越小,流量越大;当弯道曲线半径小于200m时,弯道对交通流的影响较大,当临界密度大于0.1时,其流量基本保持不变;当弯道曲线半径大于200m时,弯道对交通流的影响基本消失;双车道模型与单车道模型相比而言,车辆仅在弯道上出现拥堵,而在通过弯道后拥堵很快消失,流量也会大大增加;车辆在弯道上聚集在了一起形成了跟驰现象,但跟驰现象仅在左道出现,发生了快慢车相互分离的现象,这是多车道混合系统中的偏析现象。
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