刹车灯元胞自动机交通流模型研究

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1、刹车灯元胞自动机交通流模型研究Researchonthebrakelightcellularautomatonmodeloftrafficflow学科专业：系统工程研究生：王佐君指导教师：马寿峰教授天津大学管理与经济学部二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研宂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。：曰学位论文作者签名：签字

2、曰期年月飞丨１２学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、。同意学校索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存汇编以供査阅和借阅向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：Ｉ备４丨签字曰期：Ｉ月２曰签字曰期：Ｍ曰：＾＞乙月丨＃／／它摘要交通工程是城市发展的重要组成部分，可随着经济的快速发展，一直存在着私家车拥有量过高，道路设施供给不足，交通污染，能源消耗等一系列严峻的现实社会问题。研究道路交通

3、流的特点和演化规律可在一定程度上为道路规划、交通管理和优化提供可靠的建议。从实际检测交通流现象出发，建立合理有效的交通流仿真模型是当前主要的方式之一，模型是否能描述实际的交通流特性会在很大程度上决定着它的应用效果是否可靠。交通崩塌作为最重要的实测现象之一，影响着实际交通的优化和控制。根据实测数据，Kerner将拥挤交通流划分为同步流和宽运动堵塞。自由流到同步流的相变即为交通崩塌。交通崩塌现象发生之后，交通流会演化成为扩展同步流模式，或移动同步流模式，或局部同步流模式或者全面模式。然而很多既有模型都无法模拟符合实际的同步流，更不用说模拟交通崩塌现象。刹车灯模型，作为交通流元胞自动机模型的主要模

4、型之一，有着极其广泛的应用。然而最新的期望车头距刹车灯模型（DTGBLM）无法模拟符合实际的同步流下游波面传播速度，这就削弱了它对交通崩塌发生之后的道路交通流状态的预测能力。本文在分析DTGBLM模型的基础上，发现期望时间车头距和期望减速度是影响同步流下游波面传播速度的两个关键因素，在此基础上，我们对模型进行了如下改进：（1）考虑了临界速度以区分刹车灯的作用效果；（2）认为前车的期望减速度设置为随速度变化。相关仿真结果表明新模型可实现对同步流、交通崩塌以及相关交通流模式的重现，并且同步流下游波面的传播速度在实际检测范围之内。最后我们用两种不同的对称换道规则对新模型进行了扩展，使其能够模拟多车

5、道交通流。仿真结果显示，在换道动机和换道安全双因素的作用下，新模型在不同换道规则下依旧可以很好的模拟实际交通流现象，然而不同的换道规则会导致不同的换道曲线图。在此基础上，本文还对混合交通流双车道系统进行了仿真，发现会出现塞子现象。对此，本文对慢车的换道规则做了相关改进，使其符合实际。关键词：交通拥堵，元胞自动机，刹车灯，车辆跟驰，同步流，基本图IABSTRACTWiththefastgrowthoftheeconomic,thetransportationengineering,oneofthesignificantsectionofthedevelopment,havealwaysenco

6、unteringvariessocietyproblems,includingexcessiveownershipofprivatecars,theinsufficientroadfacilities,theairpollutionsandtheenergywasting,etc.Investigationsintothefeaturesandevolutionrulesoftrafficflowcangeneratesomereliablesuggestionsonroadplanning,trafficmanagementandoptimizationtoalargeextent.Tra

7、fficflowmodelingisnowadaysamainlysectionoftrafficflowresearches,andtherolesofmodelaregreatlylyingonwhetheritcoulddescribeempiricaltrafficflowcharacteristicsornot.Thetrafficbreakdown,oneofthesignificantempir