發(fā)布時(shí)間：2020-07-27 21:31

【摘要】：隨著我國(guó)高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步建設(shè)和完善,車道數(shù)逐步增加至多車道,車道固定瓶頸帶來(lái)的擾動(dòng)對(duì)交通流的影響越來(lái)越小,但車流內(nèi)部隨機(jī)擾動(dòng)的影響卻越來(lái)越大,這種擾動(dòng)不易被人們發(fā)現(xiàn)且難以預(yù)估,其產(chǎn)生的一個(gè)主要原因就是高速公路混行車流中存在較多性能較差的重載大型貨車,這些車輛與快速車輛在混行過(guò)程中產(chǎn)生大量的“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)。“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)一般由大型車自身的擾動(dòng)行為引起,與高速公路固定瓶頸不同,移動(dòng)瓶頸導(dǎo)致的道路時(shí)空資源損失隨時(shí)間、空間是動(dòng)態(tài)變化的,并在一定程度上引起交通流內(nèi)部速度的隨機(jī)擾動(dòng),擴(kuò)散導(dǎo)致?lián)頂D交通的形成。對(duì)移動(dòng)瓶頸擾動(dòng)產(chǎn)生的形式和機(jī)理進(jìn)行分析,揭示其對(duì)交通流的影響規(guī)律,對(duì)于制定合理措施消除我國(guó)高速公路上“移動(dòng)瓶頸”的現(xiàn)象有重要意義。本文在三相交通流理論框架下,對(duì)高速公路移動(dòng)瓶頸進(jìn)行建模仿真,探討移動(dòng)瓶頸擾動(dòng)產(chǎn)生的形式并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,揭示其對(duì)交通流通行能力的影響規(guī)律。研究要點(diǎn)概括如下:(1)首先介紹研究背景及國(guó)內(nèi)外對(duì)“移動(dòng)瓶頸”的研究現(xiàn)狀,然后詳細(xì)闡述了三相交通流理論的相關(guān)內(nèi)容,在“移動(dòng)瓶頸”擾動(dòng)下以交通流臨界相變特征為研究的切入點(diǎn),結(jié)合三相交通流理論提出了研究方法與技術(shù)路線。(2)在介紹與本研究相關(guān)的經(jīng)典三相交通流模型基礎(chǔ)上,以MVDE模型為例,從實(shí)際交通特征視角分析了模型規(guī)則中存在不足,結(jié)合駕駛員敏感特性,考慮了動(dòng)態(tài)同步作用距離下車輛加速幅度的因素,在模型規(guī)則的加速步過(guò)程中將恒定的加速值具體細(xì)分,修改了模型中的更新規(guī)則,建立了一個(gè)新的元胞自動(dòng)機(jī)模型并進(jìn)行擬合驗(yàn)證。計(jì)算出了模型的穩(wěn)態(tài)解,其結(jié)果類似于三相交通流理論的基本假設(shè),定性分析上結(jié)合時(shí)空演化圖對(duì)統(tǒng)計(jì)得出的流-密圖和速-密圖進(jìn)行數(shù)值分析,最后從同步流態(tài)的局部基本圖和相關(guān)性角度定量驗(yàn)證了對(duì)應(yīng)同步流存在區(qū)域的微觀特征。結(jié)果表明:該模型能模擬出三種交通流相及一階相變現(xiàn)象,并且同步流下的自相關(guān)和互相關(guān)不存在長(zhǎng)程相關(guān)性,說(shuō)明改進(jìn)的模型是一個(gè)三相交通流理論下的元胞自動(dòng)機(jī)模型。(3)在改進(jìn)的單車道三相交通流模型中加入移動(dòng)瓶頸,調(diào)整大小車基本參數(shù),從移動(dòng)瓶頸不同進(jìn)口概率、不同最大車速和不同車長(zhǎng)等三個(gè)指標(biāo)衡量移動(dòng)瓶頸固有屬性引起的擾動(dòng)效應(yīng),研究其對(duì)交通流的擾動(dòng)特性。結(jié)果表明:最大流量隨著移動(dòng)瓶頸比例的增大而減小,當(dāng)混合車流中移動(dòng)瓶頸的比例大于一半時(shí),其比例的繼續(xù)增大對(duì)中低密度區(qū)的流量影響一致,車道平均車速隨移動(dòng)瓶頸比例的增大而下降,在中低密度區(qū)下降較明顯,當(dāng)移動(dòng)瓶頸的比例大于一半時(shí),其比例的繼續(xù)增大對(duì)車道平均速度的影響較小;移動(dòng)瓶頸最大速度越小,對(duì)應(yīng)的最大流量越小,這種影響效應(yīng)在中低密度區(qū)并不明顯,車道的平均車速則隨移動(dòng)瓶頸最大速度的減小而下降;車道的最大流量和平均速度均隨移動(dòng)瓶頸車長(zhǎng)的減小而下降,在高密度區(qū)移動(dòng)瓶頸車長(zhǎng)越長(zhǎng),其擾動(dòng)效應(yīng)越明顯。(4)在移動(dòng)瓶頸固有屬性擾動(dòng)模型上進(jìn)行擴(kuò)充,提出了雙車道三相混行交通流模型,并對(duì)其進(jìn)行基本圖驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果同樣符合三相交通流理論的基本假設(shè)�；谝苿�(dòng)瓶頸的主要擾動(dòng)行為特性,建立了移動(dòng)瓶頸換道與組合兩類主要擾動(dòng)行為的元胞自動(dòng)機(jī)模型,分析其對(duì)交通流的影響。在移動(dòng)瓶頸換道擾動(dòng)模型中,分別設(shè)置大、小車的換道規(guī)則進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明移動(dòng)瓶頸換道對(duì)自由流和寬運(yùn)動(dòng)堵塞影響較小,在同步流狀態(tài)下,移動(dòng)瓶頸的換道行為具有導(dǎo)致?lián)矶掳l(fā)生和擁堵消散的雙重作用。在移動(dòng)瓶頸組合擾動(dòng)模型中,探討移動(dòng)瓶頸組合行為發(fā)生的條件及形式,模型中添加相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明移動(dòng)瓶頸的串行擾動(dòng)效應(yīng)對(duì)自由流和同步流均有影響,隨著移動(dòng)瓶頸的串行數(shù)增多,慢車道的占有率就越高,整個(gè)車道的流量和平均速度均處于下降趨勢(shì)。移動(dòng)瓶頸的并行擾動(dòng)效應(yīng)對(duì)自由流的影響最為顯著,影響范圍取決于移動(dòng)瓶頸并行車間距的大小,研究發(fā)現(xiàn)移動(dòng)瓶頸的并行車間距在30米至90米范圍內(nèi)流量和速度的變化最明顯。并行擾動(dòng)效應(yīng)對(duì)同步流的影響不大,不是導(dǎo)致同步流下產(chǎn)生相變的主要因素。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U491.112
【圖文】：

應(yīng)從宏觀和微觀兩個(gè)方面描述。在宏觀模式描述中，應(yīng)研究宏觀交通流模式在空間和時(shí)間上的宏觀特征。宏觀交通變量一般有流平均車速，一般使用平均值表示。變量包括單個(gè)車輛的時(shí)空坐標(biāo)、時(shí)間車頭距與兩車間的空間距離]或 [ m /s]、車長(zhǎng) d [m]�？捎密囕v軌跡描述車輛的時(shí)空坐標(biāo)。值變量的數(shù)據(jù)也稱為單車輛數(shù)據(jù)。交通變量有多種測(cè)量技術(shù)，典型技術(shù)有攝像機(jī)測(cè)量法等，下面簡(jiǎn)對(duì)交通變量的測(cè)量。器由兩個(gè)感應(yīng)環(huán)組成，由 隔開(kāi)（如圖 2.1）。感應(yīng)回路通過(guò)行駛的車輛，該脈沖電流在車輛到達(dá)感應(yīng)回路時(shí)的某個(gè)時(shí)間bt 處應(yīng)回路一段時(shí)間ft后結(jié)束。電流脈沖的持續(xù)時(shí)間為：fb t t t

移動(dòng)瓶頸擾動(dòng)下三相交通流臨界問(wèn)題研究圖 2.3 所示。移動(dòng)堵塞內(nèi)車輛的平均速度非常低（有時(shí)幾乎接近于移動(dòng)堵塞受到下游陣面和上游陣面的空間限制，在擁堵前方，車輛發(fā)生突變。

擁堵交通（測(cè)量的 1 分鐘平均數(shù)據(jù)）（a）自由流的實(shí)測(cè)數(shù)C 右側(cè)的點(diǎn)），（b）自由流的基本圖（曲線 F ）和擁擠中的車輛速度，（d）擁堵交通中的車輛速度

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號(hào)：2772407