基于元胞自动机的变道交通流特性研究

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1、硕士学位论文基于元胞自动机的变道交通流特性研究RESEARCHONTRAFFICFLOWCHARACTERISTICWITHLANE-CHANGINGBASEDONACELLULARAUTOMATON李金阳哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U491学校代码：10213国际图书分类号：629密级：公开工学硕士学位论文基于元胞自动机的变道交通流特性研究硕士研究生：李金阳导师：冯树民教授申请学位：工学硕士学科：交通运输规划与管理所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:U491U.D.C:629DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONTRAFFICFLOWCHARACTERISTICWITHLANE-CHANGINGBASEDONACELLULARAUTOMATONCandidate：LiJinyangSupervisor：Prof.FengShuminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Tra

3、nsportationplanningandmanagmentAffiliation：SchoolofTrafficScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要车道变换行为是多车道交通流中的普遍现象。关于变道有一个著名的悖论“欲速则不达”，也就是说为了追求更快的行驶速度而进行车道变换，结果反而变得更慢。然而这个悖论并不

4、总是成立，而是有特定的发生范围。受到宏观微观相结合思想的启发，在分析车道变换行为、混合交通流特性、连续交通流特性的基础上，建立考虑连续流宏观特性的元胞自动机交通流模型。针对城市单向路段连续交通流，采用对称型变道规则，分析自由车道变换行为引起交通流整体状态的变化。仿真结果表明，随着车辆到达概率的增大，车道变换对交通流的增益作用逐渐过渡到削弱作用。为了确定这个正反作用的临界范围，分别以车辆平均延误（时间指标）、可通行的最大流量（空间指标）为控制指标，建立以控制指标作为因变量，车辆到达概率、绿信比作为自变量的二元

5、函数空间曲面，通过对比自由变道和直行两个曲面、求解交线在平面上的投影，得到悖论发生的临界范围。分别讨论交通流状态的三个范围（正常区、过渡区、悖论发生区），深入分析自由变道机制导致悖论发生的原因，并得出了相应的结论与建议。针对双向双车道逆向超车交通流，采用非对称型变道规则，全面模拟了单向交通流、不对称交通流和对称交通流的超车现象。分别以平均密度、平均车速、车辆平均延误、可通行的最大流量这四个交通流参数为控制指标，建立以控制指标作为因变量，本车道车辆到达概率、逆向车道车辆到达概率作为自变量的二元函数空间曲面，得

6、到超车行为正反作用的临界范围。分别仿真不同型式的路中标线，通过定性定量的比较分析，确定了双向双车道上路中标线的最佳型式。本文考虑连续交通流特性，建立元胞自动机模型，在理论上提出了单双向路段的变道交通流理论，在应用上验证了变道悖论，并分别确定了自由变道和超车行为正反作用的临界范围。根据这些临界范围，可以改善交通管理，优化交通组织。关键词：元胞自动机；车道变换；交通流特性；悖论；临界范围-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLane-changingisacommonbehaviorinmulti

7、lanetrafficflow.Thereisafamousparadox“fasterisslower”,thatis,tochangelanesforspeedingup,onthecontrarytoslowdown.However,thisparadoxdoesnotalwayscomeintoexistence,buttakeplaceinspecialrange.Inspiredbythoughtthatcombiningmacroandmicro,acellularautomatonmodel

8、thatconsideringmacroscopicpropertyofthecontinuoustrafficflowcharacteristicswasbuilt,whichisbasedontheanalysisoflane-changingbehavior,mixedtrafficflowcharacteristics,andthecontinuoustrafficflowcharacteristics.