混合交通流微观仿真关键技术研究

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1、北京工业大学博士学位论文混合交通流微观仿真关键技术研究姓名：何民申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：刘小明20030910摘要I进行混合交通流的特性以及仿真研究是一项具有挑战性的任务，不仅仅因为其行为复杂、影响因素众多而难以采用简洁有效的模型描述，同时也因为缺乏有效的数据采集与分析手段。针对混合交通流微观仿真系统研究中的一些关键问题，本文开展了深入研究。主要包括：混合交通流特征参数采集方法研究、机动车在信号交叉口行为特性分析、自行车交通流微观运动特性与参数调查分析、混合交通流微观仿真模型机制与

2、框架研究和自行车交通流微观仿真模型开发。论文首先对目前常用的交通数据采集设备与采集方法进行了回顾与总结，在仔细分析交通流仿真模型研究的参数采集需求并综合考虑各方面因素后，提出了基于视频的交通流微观参数数据采集方法，并编制了相应的采集软件。该方法具有对被观测对象无干扰、可同时观测多个对象及其相互影响、适应性强、精度高、现场所需人员与设备较少等特点。从现场测试的结果来看，在70+70米的交叉13观测相对误差低于4‰。如果需要更高的观测精度，只需要将摄像机视野范围缩小即可。通过大量的实际测量验证了软件的有效性和可靠

3、性，同时还对软件的功能完整性与易用性进行了改进。该方法为在交叉口同时观测机动车、自行车和行人行为以及相互间的影响提供了一个解决方案。其次，作为自行编制采集软件Track的一个实际运用，论文对信号交叉口入口车道的机动车特性进行了深入调查分析，为交叉口的设计与机动车仿真模型提供了基本参数。主要调查分析内容包括机动车在信号交叉口减速停车与加速启动中的跟驰特性研究、机动车在交叉口的排队停车间距的调查分析、机动车的消散波的调查分析、机动车反应时间等内容。为了研究与建立自行车仿真模型，论文研究的第三部分是针对自行车的微观

4、交通流特性进行了详细分析，通过运用GPS以及Track视频采集方法获得了大量实际调查数据，在此基础上对于自行车的骑行特性、摆动、加减速特性、停车密度、饱和流率等方面进行了详细的调查分析，提出了一套完整的描述自行车行为特性的参数。北京工业大学工学博二b论文本文的第四个研究内容是混合交通流微观仿真模型，重点讨论仿真的机制。根据混合交通系统的动态性、非线性、自适应等特点，提出基于Agent的混合交通流微观仿真模型框架。系统由交通个体Agent、交通控制Agent以及交通环境三个部分构成。由于交通系统本质的复杂性以及

5、交通个体行为特质，Agent系统自身具有的自治性、反应性、主动性、交互性等特点更加适合于描述混合交通流中不同个体的个性多样化和共性的相似性的状况，便于设计和实现对交通流的个体行为的仿真和各种因素的影响的模拟。基于Agent的混合交通流微观仿真方法更为接近交通系统本质，同时也更加具有更好的仿真能力与扩展性。论文研究的第五部分在构建的Agent混合交通流微观仿真系统的框架下，建立了基于Agent的自行车路段仿真模型，并突破国内对Agnet得概念化研究，编制了相应的软件。采用Agent能够模拟单个自行车个体在二维平

6、面上的行走以及相互之间的干扰和协调。显然，本文提出的模拟方法更加接近于现实交通中的骑车人的行为特性。通过采用c++开发的仿真程序能够创建相应的Agent模型并实现通过动画展示方针结果。仿真模型成功描述了自行车的“蛇行”现象与自行车流“成团”运动的特征。同时模型还具有广泛的可移植性和良好的扩展性。从白行车交通流的宏观流量．密度模型出发对微观仿真模型进行的验证分析显示了仿真结果与实际采集参数的高度一致性，这表明所建立的模型具有良好的仿真能力和实际运用前景。关键词交通流数据采集：微观仿真；自行车骑行特性；自行车交通

7、流仿真ABSTRACTStudyofthecharacteristicandthesimulationmode／ofmixedtrafficflowisachallenge，notonlybecause也ecomplexbehaviorcomingfromvastfactorsinteractiSdifficulttodescribeinmathematicmodel，butalsobecausethelackofaeffectivemethodtocollectvaliddata．So，thisstudyf

8、ocusessomekeyissuesofmixedtra髓Cflowmicroscopicsimulationsystem，including：developmentofkinematiccharacteristicdatacollectionmethodformixedtm衢Cflow．investigationofthebehaviorofmotorvehiclesatsignalinters