元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型能耗和公交車站點(diǎn)對(duì)道路交通影響的研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通擁堵、能源短缺、交通事故、環(huán)境污染等交通相關(guān)問題己成為世界各國面臨的共同問題。能源利用率的提高和交通管理系統(tǒng)完善己成為當(dāng)務(wù)之急，而提高車輛的燃油利用率和城市交通系統(tǒng)中公共交通的發(fā)展成為重中之重。設(shè)計(jì)合理的車輛行駛規(guī)則和改善交通管理系統(tǒng)是減小交通擁堵、能源消耗、環(huán)境污染的有效途徑。因此，如何有效地利用交通資源，減小交通能耗，已成為國際社會(huì)廣泛關(guān)注的重大問題。近幾年來，許多學(xué)者從不同的角度對(duì)交通流的能耗進(jìn)行了研究，發(fā)

2、現(xiàn)了一些影響交通流能耗的因素，取得了一定成果。
　　 本文在現(xiàn)有交通流模型的基礎(chǔ)上，研究車輛在行駛過程中由于減速引起的能耗。選擇不同初始條件和邊界條件，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬和分析，研究初始條件和邊界條件對(duì)交通流能耗的影響。此外，還對(duì)公交車站點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)道路交通的影響進(jìn)行了研究。本文的主要工作如下：
　　 (1)基于NaSch模型，應(yīng)用功和能關(guān)系通過分析車輛加速、確定減速和隨機(jī)減速三過程的做功問題，提出了元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型的能

3、耗公式和能量耗散公式。并進(jìn)行了數(shù)值模擬，數(shù)值模擬的結(jié)果表明在周期邊界條件下，車輛能耗和能量耗散相等，與理論分析的結(jié)果一致。
　　 (2)在TT、BJH和VDR三種慢啟動(dòng)規(guī)則交通流模型基礎(chǔ)上，研究了在不同初始條件下，交通流的能耗。數(shù)值模擬的結(jié)果表明在周期邊界條件下，車輛初始分布對(duì)交通流能耗有較大的影響。在初始均勻分布時(shí)，由于車輛延緩啟動(dòng)作用，能耗在兩處密度區(qū)域發(fā)生急劇的不連續(xù)變化，而在初始隨機(jī)分布和初始密集阻塞時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)這種情況

4、。不同模型的能耗在相同的密度區(qū)域也不同，與它們的演化規(guī)則有關(guān)。
　　 (3)以元胞自動(dòng)機(jī)NaSch模型為基礎(chǔ)，在開放邊界條件下，數(shù)值模擬并分析了長短車（不同的最大速度）混合交通的能耗問題，以及車輛最大速度、混合比例、車輛長度、隨機(jī)減速概率、進(jìn)車概率對(duì)混合交通能耗的影響。
　　 (4)在上匝道交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究了交通能耗問題。通過考慮匝道對(duì)主道的影響，并且考慮隨機(jī)減速概率和最大速度，數(shù)值模擬和分析了上匝道交通系統(tǒng)的能耗

5、。
　　 (5)在城市道路交通系統(tǒng)中，公共交通是重要的一部分，公交車也是公共交通的主要組成部分。因而研究公交車對(duì)道路交通的影響有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。公交車的一個(gè)重要特點(diǎn)就是中途在公交車站點(diǎn)停靠。本部分從分布式和集中式非港灣式公交車站點(diǎn)，應(yīng)用NaSch模型數(shù)值模擬不同形式的站點(diǎn)對(duì)交通流的影響。模擬結(jié)果顯示：分布式公交車站點(diǎn)對(duì)上游的交通流量影響較小，另外公交車站點(diǎn)的長度、公交車停靠時(shí)間以及公交車的比例對(duì)交通流量也有影響。