基于元胞自动机的高速公路交通流特性研究

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1、学校代号０７０１１１０。１化％学号分类号Ｕ４９１．１＋１２密级公开？＾义皆皆乂净博±学位论文基于元胞自动化的高速公路交通流特性研究壁位亩请人姓名杨柳所在学院安通运输工程学院导师姓名及巧疏郑健龙教授学科专业道路与铁道工程研究方向交通流建模与仿真论文提交日期２０１４．１２．１学校代号：］０５３６７０１１１０１２学号：０密级：公开长沙理工大学博±学位论文基于元胎自动机的高速公路交通流特性研究学位巧请人姓名杨柳指导教师郑條龙所在学院巧通运输工程学院专业名称道路与铁道工程０１４．

2、１论文提交日期２．１２０．２２论文答辩日期２０１４．１２答辩委员会主席罗大庸教授艮ｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒａｆｉｃＦｌｏｗＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｒｅｅｗａｙｂａｓｅｄｏｎＣｅｌｌ山ａｒＡ山ｏｍａｔａｂｙＹＡＮＧＬｉｕＢＳｉ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ２００１．Ｅ．ＨｕａｚｈｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆｃｅｎｃｅｇｙ）（ｇｙＭｉ＆２００４．Ｓ．ＨｕａｚｈｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ）（ｇｙｇｙＡｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｓｕｂｍｉｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓ技ｃ

3、ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｑｇＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＤｉｓｃｉｌｉｎｅｏｆＨｉｈｗａ＆ＲａｉｌｗａＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｐｇｙｙｇｉｎＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒｐＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺＨＥＮＧ？ｌｉａｎｌｏｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１４长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用

4、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期：＞长年皆月／《日学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学

5、位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名日期：知皆年巧＾＾／《曰Ｗ；导师签名；日期辞皆月／《日摘要我国很多高速公路的实际交通量还远没有达到设计通行能力便经常发生拥堵，其中一有两个主要原因，，是大货车日益增多、速度很低、占用快车道而形成移动瓶颈造成偶发性拥堵，二是道路设施和管控措施不合理而形成固定瓶颈，造成常发性拥堵。现在采取的各种措施很难根治拥堵，为从根本上解决问题，必须深入研究交通流的演化过程，认识各种交通现象

6、的本质，找出交通流的演化规律。本文旨在研究我国四车道高速公路在客货混行条件下的交通流特性。本文在国家交通法律和实测交通数据的基础上，全面分析了我国四车道高速公路限速规则、纵向行驶规则、换道规则、车辆分类和车辆运行特性。描述了纵向驾驶行为和换道行为，将换道行为分为自发性换道和强制性换道，将自发性换道又分为有倾向型和无倾向型，Ｗ此为依据将现实中的换道规则分为对称规则、不对称规则、旧法规规则、新法规规则四类，并定义了让道和抢道行为。分析了高速公路限速区、长大上坡、施工区等特殊路段的道路特性、车辆纵向运行特性和换道特性。元胞自动机作为一种简洁和高效的模型，

7、在交通流建模中具有独特的优势。本文采用元胞自动机建模，Ｗ单车道ＮａＳ化模型为基础，建立了能描述各种换道规则、驾驶行＋＋为和特殊路段的双车道元胞模型。用ＶＣ编程开发了元胞仿真软件，采用周期性边界条件，慢车比率取０．０５和化５，对比慢车较少和较多时交通流的变化，密度区间取ｖｅｈ／ｋｍ，在研究交通流的时空特性和空间特性时２５ｖｅｈ／ｋｍ。分析（Ｋ６０，密度通常取了车辆初始分布方式、统计时间、样本数量、元胞长度等控制参数对模拟结果的影响，确定了各参数取值。用实测交