本文關(guān)鍵詞：道路交通流仿真模型構(gòu)建及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京工業(yè)大學(xué)》 2014年

道路交通流仿真模型構(gòu)建及其應(yīng)用研究

楊柳青  

【摘要】：交通仿真最早起源于20世紀(jì)50年代的交通流理論研究，屬于系統(tǒng)仿真和交通科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，交通仿真已經(jīng)成為交通管理領(lǐng)域的一個重要分支。推動交通仿真建模發(fā)展的5個因素包括：交通流理論、計算機軟件技術(shù)、計算機硬件技術(shù)、信息技術(shù)設(shè)施和交通管理需求等。當(dāng)前，這些因素都在飛速發(fā)展。尤其是近幾年來，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，使得更為復(fù)雜的交通流仿真建模成為可能；交通管理規(guī)劃決策對交通流仿真的仿真粒度、效率和可擴展性等也提出了更高的要求。因此，充分利用系統(tǒng)仿真技術(shù)和計算機處理技術(shù)的進步，構(gòu)建自主可控的道路交通流仿真模型，支持當(dāng)前交通發(fā)展中面臨的各種問題的分析，具有重要的現(xiàn)實意義和理論研究價值。 論文從路段、靜態(tài)路網(wǎng)和動態(tài)路網(wǎng)等三個層次入手，充分利用了蒙特卡羅仿真和離散事件仿真等系統(tǒng)仿真技術(shù)，開展了道路交通流仿真建模研究。本文的主要研究工作包括：考慮車輛行為差異化的路段交通流仿真建模與系統(tǒng)實現(xiàn)研究；基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)路網(wǎng)仿真建模與系統(tǒng)實現(xiàn)研究；基于O-D估計的動態(tài)路網(wǎng)交通流仿真建模及系統(tǒng)實現(xiàn)研究。三個層次的仿真模型共同組成了統(tǒng)一的道路交通流仿真模型。在道路交通流仿真模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，本文進一步以路段交通污染排放和路段擁堵治理策略分析為例，開展了仿真模型的應(yīng)用研究。 在路段交通流仿真建模中，本文基于蒙特卡羅仿真方法，提出了一個能夠考慮車輛行為差異化的微觀交通流仿真模型。道路上的交通流特性通過統(tǒng)計道路上行駛的車輛特性而得到。而車輛的仿真特性通過一組變量表示。表示車輛特征的變量在仿真過程中以馬爾科夫過程進行變化。仿真系統(tǒng)通過離散時間機制進行推進。仿真系統(tǒng)通過引入隨機變量，實現(xiàn)車輛行為的差異化模擬，并且能夠方便地進行仿真模型擴展，使之能夠在具體交通問題分析中得到應(yīng)用。 在靜態(tài)路網(wǎng)交通流仿真模型構(gòu)建中，本文通過將路段阻抗引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，實現(xiàn)了能夠同時考慮路段交通流量和路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的靜態(tài)路網(wǎng)交通流仿真模型。交通路網(wǎng)測量研究結(jié)果表明，目前的交通路網(wǎng)呈現(xiàn)出明顯的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。已有的研究工作主要關(guān)注路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)特性研究，缺乏對交通流量與路網(wǎng)拓撲之間的聯(lián)系的關(guān)注。本文提出了將路段交通阻抗概念引入交通網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的仿真模型構(gòu)建方法，，從而實現(xiàn)交通流量對路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的影響的模擬。路段交通阻抗是車輛通過路段的時間延遲，與路段的設(shè)計特性和其上運行的交通流量密切相關(guān)。路段對應(yīng)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的邊，相應(yīng)地路段阻抗可以看做是邊的權(quán)重。交通流量的變化，將會影響路段阻抗的變化，進而影響路網(wǎng)中邊的權(quán)重，最終影響路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的變化。在構(gòu)建路網(wǎng)仿真模型的基礎(chǔ)上，還進一步提出了基于虛擬測試車輛路網(wǎng)遍歷時間的路網(wǎng)擁堵仿真評估方法，并實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)。 在動態(tài)路網(wǎng)交通流仿真模型構(gòu)建中，本文在靜態(tài)路網(wǎng)交通流仿真模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)建了能夠考慮交通出行需求的路網(wǎng)交通流動態(tài)仿真模型。該仿真模型通過將交通需求估計重力模型引入仿真系統(tǒng)，并結(jié)合最短阻抗路徑選擇方法，實現(xiàn)了交通出行需求到交通網(wǎng)絡(luò)流量的映射。論文最后還基于離散事件仿真的方法實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)，相對于已有的路網(wǎng)交通流仿真系統(tǒng)，論文提出的路網(wǎng)交通流仿真系統(tǒng)能模擬從社會經(jīng)濟因素到路網(wǎng)交通流量演進的全部動態(tài)過程。 在仿真模型應(yīng)用研究中，本文選擇了目前交通管理領(lǐng)域最受關(guān)注的交通污染排放和交通擁堵控制兩個方面開展了仿真模型應(yīng)用研究。通過將車輛排放因子引入車輛模型，本文構(gòu)建了路段污染排放仿真模型。路網(wǎng)交通污染排放可以由路段排放結(jié)果疊加得到。潮汐路段、交通擁堵收費等交通管理措施本質(zhì)上都可以看作是基于路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)控制的交通管理措施�；诼肪W(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)控制的交通管理措施的順利實施，需要準(zhǔn)確地了解路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)與其交通承載能力之間的復(fù)雜關(guān)系。論文利用路網(wǎng)交通流仿真模型，從交通路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的可達性和暢通性兩個方面對路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)與其交通承載力之間的關(guān)系進行了系統(tǒng)的研究，為基于路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)控制的交通擁堵管理措施的制定和決策分析提供了支持。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U491.112;TP391.9
【目錄】：

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4 安徽大學(xué)數(shù)學(xué)與計算科學(xué)學(xué)院教授 陳華友;[N];中國教育報;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 雷永林;仿真模型重用理論、方法與異構(gòu)集成技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

2 康曉予;仿真模型重用與組合關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 陳超;語境驅(qū)動的仿真模型可組合性測試方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

4 楊柳青;道路交通流仿真模型構(gòu)建及其應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

5 蘇年樂;仿真模型可移植性規(guī)范的多核并行化研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

6 周東祥;多層次仿真模型組合理論與集成方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

7 丁建完;陳述式仿真模型相容性分析與約簡方法研究[D];華中科技大學(xué);2006年

8 柳小波;散體流動時空演化仿真模型的研究與應(yīng)用[D];東北大學(xué);2009年

9 楊志剛;肉仔雞氨基酸營養(yǎng)需要仿真模型的研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張元;公共決策電子仿真模型研究[D];電子科技大學(xué);2009年

2 徐風(fēng);地區(qū)農(nóng)林牧復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)仿真模型的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2008年

3 遲蒼有;車削加工仿真模型的研究[D];延邊大學(xué);2007年

4 李竹筠;回轉(zhuǎn)器—電容磁件仿真模型的初步研究與應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2007年

5 顧彤;基于規(guī)劃論和有色Petri網(wǎng)的應(yīng)急調(diào)度與仿真模型研究[D];南京理工大學(xué);2013年

6 王浩;立交樞紐的微觀仿真模型和系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2004年

7 王大偉;輪胎復(fù)合滑移離散仿真模型建模[D];吉林大學(xué);2014年

8 趙榮華;城市軌道交通地面電阻制動系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計與研究[D];北京交通大學(xué);2007年

9 樊佳;冷鏈物流救援仿真模型研究[D];大連理工大學(xué);2012年

10 李媛媛;公交出行交通仿真模型及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：道路交通流仿真模型構(gòu)建及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：89725