本文關(guān)鍵詞：部分道路瓶頸的交通流動(dòng)力學(xué)建模及復(fù)雜特性研究

  更多相關(guān)文章： 交通流 元胞自動(dòng)機(jī) 道路瓶頸 雙車道 交通事故

【摘要】：近年來(lái),城市交通問(wèn)題日益突出,特別是交通擁堵已成為制約城市發(fā)展的重要因素之一,而道路瓶頸是其主要誘因。因此,通過(guò)構(gòu)建交通流動(dòng)力學(xué)模型來(lái)探討道路瓶頸誘發(fā)的交通流宏觀特征和交通擁堵現(xiàn)象的生成機(jī)理,并對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和有效的控制,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文在交通流微觀模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)雙通道、非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道的路內(nèi)泊車以及高速公路維護(hù)等道路瓶頸,建立了相應(yīng)的交通流動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)數(shù)值模擬和分析,研究了道路瓶頸對(duì)交通流宏觀特征的影響,并探討了它誘發(fā)交通擁堵及交通事故的成因。此外,還為城市道路中路內(nèi)泊車的實(shí)施決策、設(shè)計(jì)和管理提出相關(guān)建議。全文的主要工作如下：(1)在Wahle雙通道模型的基礎(chǔ)上,引入多限速瓶頸,建立了多瓶頸效應(yīng)的雙通道元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型,并采用速度反饋控制策略,數(shù)值模擬和研究了瓶頸位置的對(duì)稱、非對(duì)稱性以及瓶頸長(zhǎng)度等因素對(duì)雙通道交通流的影響,并對(duì)其誘發(fā)的交通堵塞機(jī)理進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：在雙通道中,瓶頸位置呈對(duì)稱分布時(shí),能夠優(yōu)化道路的整體資源,道路使用效率較高;瓶頸位置呈非對(duì)稱分布時(shí),瓶頸間距越大,系統(tǒng)的平均密度和平均速度差異越明顯,從而降低了雙通道的使用效率；此外,道路的瓶頸長(zhǎng)度越小,系統(tǒng)的平均速度就越大,道路的暢通性就越好。以上研究結(jié)果可為道路通行能力的最優(yōu)化控制及固定瓶頸(如收費(fèi)站等)位置的合理設(shè)置提供有益的參考。(2)考慮非機(jī)動(dòng)車道上設(shè)置有停車帶的情況,提出了一種考慮阻滯干擾作用的路內(nèi)泊車交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型,數(shù)值模擬研究了有、無(wú)阻滯干擾,待停車輛比例以及停車帶數(shù)量等因素對(duì)路段交通流的影響,并對(duì)典型的時(shí)空動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行了討論。研究結(jié)果表明：在中密度時(shí),無(wú)阻滯干擾能夠提高道路的平均速度和流量；待停車比例的增大,會(huì)降低道路的平均速度和流量,但在停車位有限的情況下,它的增大將不再影響道路的通行能力；設(shè)置多個(gè)較小的停車帶,更有利于提高道路的平均速度和流量;以上研究結(jié)果可為路內(nèi)泊車的實(shí)施決策、停車帶的設(shè)計(jì)、道路通行能力的研究提供一定的理論依據(jù)。(3)在第二個(gè)工作的基礎(chǔ)上,將車輛在非機(jī)動(dòng)車道上的泊車擴(kuò)展到車輛在兩條機(jī)動(dòng)車道上的泊車,即考慮雙車道中路內(nèi)泊車對(duì)路段交通流的影響,提出了城市道路雙車道路內(nèi)泊車交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型,數(shù)值模擬研究了有、無(wú)阻滯干擾,待停車輛比例以及停車帶的數(shù)量等因素對(duì)雙車道交通流的影響,并對(duì)停車位與待停車數(shù)量之間的供求關(guān)系進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：在道路上的不同位置劃分出多個(gè)小型停車帶,要比設(shè)置一個(gè)大型停車帶更有利于提高道路的通行能力。此外,通過(guò)對(duì)比分析非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置停車帶發(fā)現(xiàn),在相同條件下,雙車道中路內(nèi)泊車的平均速度和流量均小于非機(jī)動(dòng)車道中路內(nèi)泊車的平均速度和流量。因此,在真實(shí)的交通中,將停車帶設(shè)置在非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)要比設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道內(nèi)更能減小阻滯干擾帶來(lái)的負(fù)面影響。(4)將NaSch模型進(jìn)行拓展,針對(duì)路段封閉這種常見(jiàn)的維護(hù)手段,建立了高速公路含有道路瓶頸的雙車道交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型。數(shù)值模擬研究了限速大小,限速區(qū)長(zhǎng)度等因素對(duì)道路系統(tǒng)交通事故的影響,并對(duì)交通事故易發(fā)生的位置和誘發(fā)交通事故的類型進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：在限速區(qū)中,設(shè)置合理的限速值和長(zhǎng)度能夠有效地減小交通事故；在中密度時(shí),交通事故發(fā)生的概率較高,特別是在擁堵區(qū)和正常行駛交匯處,易發(fā)生追尾事故；車輛換道是誘發(fā)交通事故的主要原因,且在道路施工段前因換道引起的交通事故概率最大。因此,在高速公路施工路段,駕駛員不要盲目強(qiáng)行換道,以減少換道造成的交通事故,而在車輛從正常行駛區(qū)進(jìn)入堵塞區(qū)域時(shí),要謹(jǐn)慎減速駕駛,可避免發(fā)生追尾事故。以上研究結(jié)果可為高速公路維護(hù)時(shí),限速區(qū)的道路設(shè)計(jì)、交通的管理和控制提供有益的參考。
【關(guān)鍵詞】：交通流 元胞自動(dòng)機(jī) 道路瓶頸 雙車道 交通事故
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U491.112
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究的背景和意義10-12
• 1.2 交通流中的典型現(xiàn)象12-14
• 1.2.1 三相交通流12-13
• 1.2.2 非線性現(xiàn)象13-14
• 1.3 交通流的研究方法14
• 1.4 經(jīng)典交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型14-19
• 1.4.1 單車道元胞自動(dòng)機(jī)模型15-17
• 1.4.2 多車道元胞自動(dòng)機(jī)模型17-18
• 1.4.3 二維元胞自動(dòng)機(jī)模型18-19
• 1.5 本文的主要工作19-21
• 第二章 多瓶頸道路對(duì)雙通道交通流的影響研究21-29
• 2.1 引言21-22
• 2.2 含多瓶頸的雙通道模型22-23
• 2.3 數(shù)值模擬23-27
• 2.3.1 瓶頸位置對(duì)系統(tǒng)的影響24-26
• 2.3.2 瓶頸間距對(duì)系統(tǒng)的影響26-27
• 2.3.3 瓶頸長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)的影響27
• 2.4 結(jié)論27-29
• 第三章 考慮阻滯干擾的路內(nèi)泊車對(duì)路段交通流的影響研究29-37
• 3.1 引言29-30
• 3.2 模型30-31
• 3.3 數(shù)值模擬31-36
• 3.3.1 阻滯干擾對(duì)交通流的影響32-33
• 3.3.2 停車比例對(duì)交通流的影響33-34
• 3.3.3 停車帶數(shù)量對(duì)交通流的影響34
• 3.3.4 時(shí)空演化圖分析34-35
• 3.3.5 停車位利用率和待停車比例的關(guān)系35-36
• 3.4 結(jié)論36-37
• 第四章 雙車道中的路內(nèi)泊車對(duì)路段交通流的影響研究37-44
• 4.1 引言37
• 4.2 模型37-39
• 4.3 數(shù)值模擬39-42
• 4.3.1 阻滯干擾對(duì)交通流的影響39-40
• 4.3.2 停車比例對(duì)交通流的影響40-41
• 4.3.3 停車帶數(shù)量對(duì)交通流的影響41-42
• 4.3.4 停車位利用率和待停車比例的關(guān)系42
• 4.4 結(jié)論42-44
• 第五章 高速公路維護(hù)對(duì)交通事故的影響研究44-52
• 5.1 引言44-45
• 5.2 模型45-46
• 5.3 數(shù)值模擬46-51
• 5.3.1 限速大小對(duì)系統(tǒng)交通事故的影響47
• 5.3.2 限速區(qū)長(zhǎng)度對(duì)交通事故的影響47-49
• 5.3.3 道路瓶頸對(duì)交通流的影響49
• 5.3.4 交通事故位置研究49-50
• 5.3.5 交通事故類型的研究50-51
• 5.4 結(jié)論51-52
• 第六章 結(jié)論與展望52-55
• 6.1 本文工作總結(jié)52-54
• 6.2 研究展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-63
• 致謝63-64
• 讀研期間發(fā)表的論文64-65

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本文編號(hào)：1102038