基于元胞自動機的三相交通流理論建模與模擬.pdf

1、交通流理論研究的目標在于建立能夠描述實際交通一般特性的交通流模型，以揭示控制交通流運動的基本規(guī)律，從而有效地指導交通工程實踐，預防和緩解交通堵塞，為社會的和諧發(fā)展提供基本保障。Kerner等人提出的三相交通流理論，作為現(xiàn)代交通流理論研究的熱點，可以用來較好地解釋相當～部分實測交通現(xiàn)象。然而，人們對于三相交通流理論，尤其是對于三相交通流理論中同步流等現(xiàn)象的內(nèi)在機理的認識還不夠充分。因此，還需要從理論上對三相交通流理論做更為深入的研究和探討

2、。以元胞自動機為工具對其進行研究，不失為一種有益的探索。 基于元胞自動機的交通流模型作為一類新興的交通流微觀模型，在保留了復雜交通系統(tǒng)非線性特征的同時，具備計算機模擬速度快、規(guī)則靈活等諸多優(yōu)點，已被交通科學家廣泛采用。本文在綜合分析了現(xiàn)有部分元胞自動機模型的基礎之上，以元胞自動機為工具，對三相交通流理論進行了建模與模擬。通過計算機模擬，重現(xiàn)了大量三相交通流理論框架中典型的交通現(xiàn)象。本文主要工作如下： 1.發(fā)現(xiàn)了一個可能導

3、致同步流現(xiàn)象產(chǎn)生的機制：司機對于時間間距的敏感反應而采取的過度減速行為會導致同步流現(xiàn)象的產(chǎn)生。在此基礎上，提出了一個根據(jù)時間間距進行隨機慢化的單車道元胞自動機模型?？紤]到實際交通條件下司機對于時間間距這一因素比較敏感的特性，在新模型中根據(jù)時間間距來確定車輛的隨機慢化概率。模擬結(jié)果表明，該模型能夠較好地重現(xiàn)同步流現(xiàn)象。利用慢啟動規(guī)則對該模型進行改造之后，該模型還可以重現(xiàn)從同步流到寬運動堵塞的自發(fā)以及擾動相變，模擬結(jié)果同三相交通流理論基本吻

4、合。 2.采用本文提出的基于時間間距的元胞自動機模型對入口匝道交通瓶頸處的交通模式進行了建模與模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，繪制了相關(guān)的相圖以及時空圖。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，該模型較好地重現(xiàn)了三相交通流理論框架中入口匝道交通瓶頸處各種復雜的時空特征。 3.提出了一個基于模糊推理機制的單車道元胞自動機模型。考慮到實際交通條件下司機對于速度、距離等信息的感知是模糊的，將模糊推理機制引入到車輛的隨機慢化過程中。既考慮到了車輛速度更新過程中的隨機