面向K型交叉口的元胞自动机模型研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文面向K型交叉口的元胞自动机模型研究ResearchonCellularAutomataModelforK-shapedIntersection培养单位：交通运输学院专业：交通信息工程及控制研究生：臧同义指导教师：刘博航副教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：

2、日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要元胞自动机理论作为一种经典理论在交通领域被广泛应用。运用该理论建立的仿真模型在交通领域中属于中观仿真工具，仿真的精准度和复杂性介于宏观仿真与微观仿真之间，适用于对城市交通的研究。目前

3、，该理论在十字型交叉口和T型交叉口的运用研究较为成熟，且取得很多成果。但运用该理论在K型交叉口领域的研究尚需完善。本文主要利用该理论建立K型交叉口元胞自动机模型，并运用建立的模型对K型交叉口进行数值模拟与分析。首先，对元胞自动机的相关理论进行了分析总结。分析总结了元胞自动机在不同领域的定义、构成和特征。对经典的元胞自动机模型进行了分析总结。并对目前已建立的十字型交叉口元胞自动机模型和T型交叉口元胞自动机模型进行分析总结。然后，对K型交叉口的特征进行了分析总结。分析总结了K型交叉口的几何特性、运行特性和行驶车速与交叉角度的关系。对K型交叉口内交通流线、冲突点进行了分析总结。建立了K型交叉口

4、元胞自动机模型。以经典元胞自动机理论为理论基础，结合K型交叉口交通特性，利用计算机平台，建立了K型交叉口元胞自动机模型。将该模型的建立分为了四部分：第一部分，建立进入交叉口前路段上车辆的运行规则，建立了以经典的NS模型为基础模型的车辆运动模型；第二部分，建立停车线前面对信号灯时车辆运行规则，主要是车辆面对信号灯是红灯还是绿灯而建立不同的运行规则；第三部分，建立交叉口内部车辆运行规则，主要将进入交叉口内的车辆分为直行和转弯车辆，直行车辆以经典NS模型为基础模型建立运行规则，转弯车辆则根据交叉口夹角不同而建立不同运行速度的规则；第四部分，建立驶出交叉口后路段车辆运行规则，建立了以经典的NS模

5、型为基础模型的车辆运动模型。经过以上四部分，建立了K型交叉口元胞自动机模型。进行了K型交叉口的数值模拟与分析。将K型交叉口的夹角分为大于45°和小于45°两种情况，利用建立的K型交叉口元胞自动机模型，在这两种情况下分别对交叉口的平均延误和流量进行了模拟，对模拟结果分别进行了分析，还对两种情况下不同结果进行了对比与分析，得出了相关结论。本文以经典元胞自动机理论为理论基础，结合K型交叉口交通特性，利用计算机平台，建立了K型交叉口元胞自动机模型，并对K型交叉口进行了数值模拟与分析，得出了相关结论。该模型的建立完善了元胞自动机理论在交叉口领域的应用，得到的相关结论可为实际K型交叉口的交通管制提供

6、参考，也为后续的相关研究奠定了基础。关键词：K型交叉口；元胞自动机；模拟与分析；夹角AbstractCellularautomatatheory,asaclassicaltheory,iswidelyusedinthefieldoftransportation.Thesimulationmodelestablishedbythistheoryisamesosimulationtoolinthetrafficfield.Theaccuracyandcomplexityofthesimulationarebetweenthemacrosimulationandthemicrosimulati

7、on,whichissuitableforthestudyofurbantraffic.Atpresent,theresearchontheintersectionofcrossandT-shapedintersectionhasmorematureandobtainedalotofresults.However,theapplicationofthistheoryinthefieldofK-shapedintersectionis