交通流模型及其數(shù)值仿真.pdf

1、合理準確的交通流模型不僅有利于理解車輛的行駛行為，而且對分析交通流狀況，規(guī)劃交通路網(wǎng)和實現(xiàn)交通優(yōu)化控制策略有著十分重要的作用。近幾十年來，不同領域的研究者從各自的角度對交通流的特性進行分析，建立了許多交通流理論和模型。通?？梢詫⑦@些模型分為：微觀交通流模型(包括車輛跟馳模型和元胞自動機模型)、中觀交通流模型以及宏觀交通流模型模型。 本文重點研究微觀車輛跟馳行為，特別選取了兩種典型的交通流狀況，即頭車根據(jù)預先給定的速度描述做加速或

2、者減速運動而引起車輛隊列運動的情形來進行數(shù)值模擬。首先對經(jīng)典的優(yōu)化速度模型(optimalvelocitymodel，OVM)和GFM模型(Generalizedforcemodel)進行數(shù)值仿真，結(jié)果顯示出現(xiàn)不盡如人意的現(xiàn)象。據(jù)此，論文提出了加速度調(diào)節(jié)車輛跟馳模型——AACM(Acceleration-adjustmentCar-followingModel)，改進了以上兩個模型的不足之處，AACM在穩(wěn)定性、模擬現(xiàn)實交通流系統(tǒng)中存在的

3、各種狀態(tài)以及現(xiàn)象，如：交通流相變等方面表現(xiàn)出了良好的性能。同時研究了AACM中參數(shù)之間的關系、車輛運動延遲時間以及線性穩(wěn)定性等。眾所周知，混合車型是道路交通流的基本構成，車輛屬性的不同是確定交通流穩(wěn)定性的一個重要因素，因此論文在AACM的基礎之上提出了多車輛種類車輛跟馳模型，并討論了其穩(wěn)定性。特別地，對兩類車型以及三類車型混合交通流系統(tǒng)進行數(shù)值仿真，得出這兩種混合交通流系統(tǒng)的線性穩(wěn)定性與其中車輛所占比例之間存在一定關系的結(jié)論。為了更加接

4、近實際地理解交通動態(tài)變化，論文還在AACM中考慮了由于駕駛員反應而引起的車輛運動延遲，提出了“加速度調(diào)節(jié)時間”的概念，對相應模型AACMDT(Acceleration-adjustmentCar-followingModelwithDelayTime)的數(shù)值仿真結(jié)果顯示：“加速度調(diào)節(jié)時間”這一概念的提出使得AACMDT允許模型參數(shù)取到更加符合實際交通的數(shù)值。 由于宏觀模型與微觀模型之間存在著一定的聯(lián)系，論文介紹了近幾年來發(fā)展的幾

5、種比較典型的聯(lián)系微觀車輛跟馳模型與宏觀交通流模型的系統(tǒng)性方法，隨后引入了連續(xù)車輛數(shù)的概念，將AACM轉(zhuǎn)化為相應的宏觀交通流模型，并研究了相應宏觀模型的特征屬性。論文還采用基于波前的非線性方法研究了一類各向異性宏觀交通流模型以及Payne-Whitham型宏觀交通流模型的穩(wěn)定性，并結(jié)合Padé逼近方法進行相應的數(shù)值仿真，得到的結(jié)果與理論分析相一致。 另外，論文介紹了表征交通流特性的一些基本變量，討論交通流連續(xù)性理論的基本關系曲線，