本文關鍵詞： 高速公路 雙車道交通流 混合交通流 大貨車 元胞自動機 換道 瓶頸 移動瓶頸 限速區(qū) 長大上坡 施工區(qū)　出處：《長沙理工大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國很多高速公路的實際交通量還遠沒有達到設計通行能力便經常發(fā)生擁堵,其中有兩個主要原因,一是大貨車日益增多、速度很低、占用快車道而形成移動瓶頸,造成偶發(fā)性擁堵,二是道路設施和管控措施不合理而形成固定瓶頸,造成常發(fā)性擁堵�，F在采取的各種措施很難根治擁堵,為從根本上解決問題,必須深入研究交通流的演化過程,認識各種交通現象的本質,找出交通流的演化規(guī)律。本文旨在研究我國四車道高速公路在客貨混行條件下的交通流特性。本文在國家交通法律和實測交通數據的基礎上,全面分析了我國四車道高速公路限速規(guī)則、縱向行駛規(guī)則、換道規(guī)則、車輛分類和車輛運行特性。描述了縱向駕駛行為和換道行為,將換道行為分為自發(fā)性換道和強制性換道,將自發(fā)性換道又分為有傾向型和無傾向型,以此為依據將現實中的換道規(guī)則分為對稱規(guī)則、不對稱規(guī)則、舊法規(guī)規(guī)則、新法規(guī)規(guī)則四類,并定義了讓道和搶道行為。分析了高速公路限速區(qū)、長大上坡、施工區(qū)等特殊路段的道路特性、車輛縱向運行特性和換道特性。元胞自動機作為一種簡潔和高效的模型,在交通流建模中具有獨特的優(yōu)勢。本文采用元胞自動機建模,以單車道NaSch模型為基礎,建立了能描述各種換道規(guī)則、駕駛行為和特殊路段的雙車道元胞模型。用VC++編程開發(fā)了元胞仿真軟件,采用周期性邊界條件,慢車比率取0.05和0.5,以對比慢車較少和較多時交通流的變化,密度區(qū)間取0-60veh/km,在研究交通流的時空特性和空間特性時,密度通常取25veh/km。分析了車輛初始分布方式、統(tǒng)計時間、樣本數量、元胞長度等控制參數對模擬結果的影響,確定了各參數取值。用實測交通數據驗證了所建元胞模型的有效性和參數取值的合理性。考察了換道規(guī)則、慢車比率、慢車長度、慢車性能、換道概率、慢化概率、慢車讓道、快車搶道、同種車型速度差異等因素對一般路段交通流的影響。考察了限速值和減速行為對限速區(qū)的影響、慢車比率和爬坡車道對長大上坡的影響、封閉不同車道和車流密度對施工區(qū)的影響。從以下三個方面表示和分析模擬結果：一是繪制流量、速度、換道率、車道使用率、沖突率等參數與密度的關系曲線,用于分析交通流宏觀運行特性；二是繪制元胞演化的時空斑圖,用于分析車輛的時空分布特性；三是繪制流量、速度、密度沿道路的空間分布曲線,用于分析特殊路段交通流的空間分布特性。本文取得了以下創(chuàng)新性成果：(1)通過定義換道等駕駛行為的元胞規(guī)則,建立了四車道高速公路交通流元胞模型,可全面反映四車道高速公路交通流特征；(2)運用元胞模型,揭示了換道規(guī)則、慢車比率、快車搶道等因素對高速公路交通流影響的相關規(guī)律；(3)建立了能描述我國高速公路限速區(qū)、長大上坡、施工區(qū)等特殊路段交通流特性的元胞模型,通過模擬分析獲得了相關路段車輛運行特性和規(guī)律。本研究能從微觀和宏觀上深化對高速公路交通流特性的認識和理解,比如換道規(guī)則和慢車比率對交通流的影響規(guī)律和作用機理、施工區(qū)的交通運行規(guī)律等,為優(yōu)化交通設計和管理提供理論支持。元胞模型參數經過標定后,可用于仿真實際交通流,如果模型準確度、精確度和運算速度達到要求,還可實現對交通狀態(tài)的在線仿真、短時預測和預警,達到緩解和預防擁堵的目的。
[Abstract]:The actual traffic volume of many highways in China is still far from reaching the design capacity and frequent jams, there are two main reasons, a large truck is increasing, the speed is very low, the fast lane and the formation of mobile bottleneck, cause nonrecurring congestion, two road facilities and control measures are not reasonable and the formation of fixed bottleneck that caused by frequent congestion. Various measures are taken to cure congestion, to fundamentally solve the problem, the evolution process must be in-depth study of traffic flow, understanding of the nature of various traffic phenomena, to find out the evolution of traffic flow. This paper aims to study China's four lane highway traffic flow characteristics under the condition of mixed. In this paper, the state of traffic laws and traffic data, a comprehensive analysis of China's highway speed limit rule four lane, longitudinal driving rules, rules for road vehicles, and classification The operating characteristics of the vehicle. Describes the longitudinal driving behavior and changing behavior of lane changing behavior is divided into spontaneous change and mandatory change, will be divided into spontaneous change tendency and no tendency to type, on the basis of the lane changing rules for symmetry rules in reality, asymmetric regulation, the old regulations the new rules, regulations four, and defines the way and aggressive behavior. Analysis of the highway speed limit zone, continuous uphill road characteristics, special road construction area, vertical operation characteristics of the vehicle and the lane changing characteristics of the cellular automaton is a simple and efficient model, has a unique advantage in traffic flow modeling using cellular automaton modeling. In this paper, the single lane NaSch model as the foundation, established to describe various rules for road, a two lane cellular model of driving behavior and special sections. Using VC++ programming of the cellular simulation software, using cycle Boundary conditions, ratio of 0.05 and 0.5 cars, with the change of traffic flow is less and more local contrast, density interval 0-60veh/km, the spatial-temporal characteristics and spatial characteristics of traffic flow density, usually 25veh/km. of vehicle initial distribution, statistical time, the number of samples, the control parameters affect cellular length the results of simulation, to determine the values of the parameters. Using the measured traffic data validate the effectiveness and parameters of the Jianyuan cell model. The lane changing rules, slow rate, slow length, slow performance were investigated, the lane changing probability, probability of slow, slow to express, grab the road, factors affecting the same model speed the difference of traffic flow on the road. The general effects of speed limit and deceleration of the speed limit area, slow rate and influence of continuous uphill climbing lane, closed in different lanes and traffic density of application Area effect. From the following three aspects: representation and analysis of the simulation results is a drawing flow, speed, lane change rate, Lane utilization rate, curve parameters and density of conflict rate, for the analysis of macroscopic characteristics of traffic flow; two is to draw the cellular evolution pattern, for analysis of temporal and spatial distribution characteristics the vehicle is drawn; three flow speed distribution curve along the road space density, traffic flow distribution is used to analyze the spatial characteristics of special sections. This paper has obtained the following innovative achievements: (1) through the definition of lane changing and driving behavior of cellular rule, established the cellular model of four lane highway traffic flow, can fully reflect the four lane highway traffic flow characteristics; (2) the use of cellular model, reveals the lane change rules, slow rate, relationship between express cut and other factors on the freeway traffic flow; (3) to establish a description Highway speed zone of China's long uphill, cellular model of traffic flow characteristics of the special sections of the construction area, through simulation analysis, access to the relevant sections of the vehicle operation characteristics and rules. This research can deepen the understanding of the highway traffic flow characteristics in micro and macro and understanding, such as rules for Road and traffic ratio on the law and the effect of traffic flow, the construction area of traffic law, to provide theoretical support for the design and optimization of traffic management. The cellular model parameters after calibration can be used to simulate the actual traffic flow, if the model accuracy, precision and speed of operation to meet the requirements, but also can realize the online simulation of the traffic state. Short term forecasting and early warning, reducing and preventing congestion.

【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U491.112

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本文編號：1447160