城市快速路系统的元胞自动机模型与分析

使用元胞自动机模型研究包含出入匝、主路和辅路的城市快速路系统的交通问题,为不同类型的路段定义了三种不同的换道规则.模拟结果表明,高入匝流量容易导致主路、匝道及其上游出现拥堵,高出匝流量容易使匝道出口车流与辅路内侧道车流发生冲突.入匝流量比较高时,主辅路为双车道的系统可以延缓交通拥堵和减少通行时间;当入匝流量较低时,双车道改善了单车道下辅路的通行状况. 关键词： 交通流 元胞自动机 换道规则 匝道     

有应急车辆影响的多车道交通流元胞自动机模型

在分析应急车辆对城市道路交通流影响的基础上, 引入让行状态参数、警笛影响区域和强制换道安全距离等特征变量, 修改换道规则, 建立了多车道元胞自动机模型, 并进行数值模拟. 结果表明, 车道数量和混合车辆比例系数在低密度范围内影响车辆速度及换道次数, 警笛影响区域参数改变了一定范围内车辆的换道次数, 应急车辆强制换道安全距离参数主要影响应急车辆的速度及换道次数.研究发现, 应急车辆对低密度交通流的扰动现象明显, 其与社会车辆相互作用参数的设置使得交通流元胞自动机模型更接近应急条件下实际交通运行. 关键词： 交通流 元胞自动机 应急车辆     

开放性边界条件下双车道元胞自动机交通流模型耦合效应研究

在一种改进的Nagel-Schrekenberg元胞自动机交通流模型的基础上，提出一个高速公路双车 道元胞自动机模型来模拟开放性边界条件下的车流运动，并考虑两车道之间左边界开放程度 的比例系数α及车辆加减速概率p的影响.计算机数值模拟结果表明，在车流状态的演化过程 中，通过确定车道耦合系数b来控制车流量，不同的b值车流量不同，对车辆运动出现堵塞项 的相变点有影响. 关键词： 元胞自动机 交通流模型 耦合效应     

敏感换道对下匝道系统交通流的影响

在NaSh模型基础上,充分考虑驾驶员在匝口指示牌的诱导作用下驾驶方式的变化,定义了车辆在匝口上游的换道、直行驾驶规则,提出了敏感换道的元胞自动机下匝道交通流模型. 通过计算机数值模拟,结果表明：敏感换道过程能减少直行车道上的转出车辆比例,对非必要的换道行为有明显的抑制作用,且随敏感换道区长度增加,该作用越明显;匝口提示位置并非越长越好,系统转出车辆比例越小,系统所需的最佳敏感换道区长度越短. 工程设计中根据转出车辆比例选取一个适宜距离安放匝口指示牌,能有效增加系统流量和临界加入概率. 关键词： 交通流 元胞自动机 驾驶方式 计算机数值模拟     

信号灯控制下的主道双车道入匝道系统交通流特性研究

采用元胞自动机模型研究了具有信号灯控制的主道为双车道的入匝道系统交通流特性.将信号灯设置在入匝道口处,通过信号灯来引导主道和匝道上的车辆通行.分析了信号灯控制对主道与匝道的车流量、系统通行能力以及入匝道口处的车流平均速度的影响.通过相图比较,说明信号灯控制的双车道入匝道系统能模拟出比信号灯控制的单车道入匝道系统更加符合实际的交通流特性.与姜锐提出的模型［Jiang R 2003 J. Phys. A 36 11713］结果相比,信号灯控制下的匝道系统的交通流状态得到改善并且道路通行能力有所提 关键词： 交通流 元胞自动机 入匝道系统 信号灯     

交通灯控制下城市主干道双车道多速元胞自动机交通流模型研究

提出一个城市主干道双车道多速元胞自动机交通流模型，此模型采用开放性 边界条件，在考虑诸多实际因素影响情况下，研究了主干道中车站的设置、交通灯绿信比对 车流量和车流速度的影响.计算机模拟所得到的基本图（流量 速度图）能较好地反映在交 通灯控制下城市主干道交通流真实状况. 关键词： 元胞自动机模型 交通流 主干道     

考虑实施过程的车辆换道模型及其应用

通过对现有换道模型进行改进,提出了一种考虑换道实施过程的模型,并对模型中的关键参数进行了标定.由于该模型考虑了换道实施过程中车辆换道对交通流的影响,新模型的模拟结果与实测值更为符合.运用新模型对不同车道数的道路交通流进行模拟,发现不同车道数的平均每车道通行能力及其交通流特性存在显著差异. 关键词： 换道模型 换道时间 车道数 道路通行能力     

交叉口进口道换道行为研究及建模

为了对信号交叉口上游车辆换道行为进行分析,以元胞自动机交通流理论为基础,结合自由换道模型及强制换道模型提出了进口道附近路段的综合换道模型,并对原有强制换道模型进行改进.通过对综合换道模型进行模拟,得出进口道附近交通流的时空关系及密度关系图.模拟结果表明,车流密度在[0,0.2]及[0.4,0.6]范围时,进口道换道率变化率较高;同时在中低密度下,随着换道率的增加,平均车速逐渐降低,但在高密度下,车速随换道率变化并不显著.     

考虑驾驶心理的城市双车道交通流元胞自动机模型

采用双车道元胞自动机模型,分析了考虑驾驶心理的城市道路交通流特性.针对驾驶员在城市道路行驶时在换道与减速制动方面的不同心理,分别引入了反映驾驶心理的选择换道概率P_s与安全参数λ.通过计算机模拟,给出了不同选择换道概率与安全参数条件下的车辆速度、密度与流量间的关系,并分析了不同驾驶心理对于交通系统的影响.研究发现:选择换道概率对交通流的速度影响并不明显,但选择换道概率的增大会导致速度的方差增大而降低行车安全;而安全参数的增大可以获得更快的平均车速和更大的交通 关键词： 元胞自动机 驾驶心理 选择换道概率 计算机模拟     

车辆从车道进入与转出的一维多速随机交通流模型的研究

应用平均场理论，研究了有车辆进入车道和从车道转出的一维多速随机交通流模型，给出了车流达到稳定时的密度分布概率和平均交通流量与几种随机因素的解析结果．并利用一维元胞自动机模型进行了模拟．实验模拟与理论计算结果符合． 关键词：     

混入智能车的下匝道瓶颈路段交通流建模与仿真分析

以下匝道瓶颈路段为研究背景,以手动驾驶汽车和两类智能车为研究对象,包括自适应巡航(ACC)汽车和协同自适应巡航(CACC)汽车,建立了混入智能车的混合交通流模型.在车辆的纵向控制层面,分别构建了手动驾驶汽车改进舒适驾驶元胞自动机规则和智能车的跟驰模型;基于车辆下匝道行驶特性,引入车辆感知范围R、换道控制区域LLC、换道冒险因子λ等参数,建立了控制车辆横向运动的自由换道和强制换道模型.通过对混合交通流模型进行数值仿真发现,CACC车辆混入率PCACC、车辆感知范围R、换道区域长度LLC和换道冒险程度λ均对下匝道交通系统产生影响.当CACC车辆混入率低于0.5时,CACC退化为ACC的概率增大,系统稳定性下降,交通拥堵呈恶化趋势;当CACC车辆混入率大于0.5时,车辆运行速度显著提升,拥堵消散能力提高.增大车辆感知范围、加长换道区域长度、提高换道冒险程度,都能够有效缓解改善下匝道瓶颈路段主线的拥挤状况,而对匝道运行效率影响并不明显.     

Modelling of lane-changing behaviour integrating with merging effect before a city road bottleneck

Merging behaviour is a compulsive action in a discretionary lane-changing traffic system, especially in a system with a bottleneck. This paper aims to investigate the generic lane-changing behaviour considering the merging effect before a city road bottleneck. Thus firstly the merging behaviour is distinguished from other generic lane-changing behaviour. Combining discretionary lane-changing and compulsive merging, we developed an integrative traffic model, in which a method to calculate the lane-changing probability and the merging probability was proposed. A simulation scenario derived from real life was conducted to validate the proposed programming algorithm. Finally, a discussion on the simulation findings shows that the merging influence can be expanded and the merging behaviour can increase the probability of local traffic jamming in its affected area of the adjacent lane. The distribution of the merging distance provides fundamental insights for actual traffic management. The result of the clearance time implies the position of the incident point has a significant effect on the clearing time and it is important to ensure the end (exit) of the road is unimpeded in traffic evacuation.     

Traffic dynamics of an on-ramp system with a cellular automaton model

This paper uses the cellular automaton model to study the dynamics of traffic flow around an on-ramp with an acceleration lane. It adopts a parameter, which can reflect different lane-changing behaviour, to represent the diversity of driving behaviour. The refined cellular automaton model is used to describe the lower acceleration rate of a vehicle. The phase diagram and the capacity of the on-ramp system are investigated. The simulation results show that in the single cell model, the capacity of the on-ramp system will stay at the highest flow of a one lane system when the driver is moderate and careful; it will be reduced when the driver is aggressive. In the refined cellular automaton model, the capacity is always reduced even when the driver is careful. It proposes that the capacity drop of the on-ramp system is caused by aggressive lane-changing behaviour and lower acceleration rate.     

雨天高速公路车辆换道模型研究

降雨使得路面附着系数和驾驶员视距降低, 容易造成交通事故, 影响道路通行效率. 为了研究雨天天气下车辆的换道行为, 引入反映降雨对换道行为影响的路面附着系数参数和驾驶员反应时间参数, 并进行量化分析, 由此使得安全距离随降雨强度和车辆速度的变化而变化, 在考虑前车和后车速度差对换道行为影响的基础上, 建立了雨天高速公路车辆换道模型. 仿真分析表明, 在中密度区雨天换道率与晴天相比有明显下降, 最大降幅约为25%; 且改进模型再现了自由流、自由流在无外因影响下形成动态拥堵流以及阻塞流下车辆时走时停的现象; 在中密度和高密度交通流中, 雨天更易引起交通拥堵, 其道路时空图中拥堵出现的频率和持续时间均相应增大, 且车辆以低速度行驶的时间较晴天天气下高许多.     

A new traffic model with a lane-changing viscosity term

In this paper, a new continuum traffic flow model is proposed, with a lane-changing source term in the continuity equation and a lane-changing viscosity term in the acceleration equation. Based on previous literature, the source term addresses the impact of speed difference and density difference between adjacent lanes, which provides better precision for free lane-changing simulation; the viscosity term turns lane-changing behavior to a "force" that may influence speed distribution. Using a flux-splitting scheme for the model discretization, two cases are investigated numerically. The case under a homogeneous initial condition shows that the numerical results by our model agree well with the analytical ones; the case with a small initial disturbance shows that our model can simulate the evolution of perturbation, including propagation,dissipation, cluster effect and stop-and-go phenomenon.     

A new traffic model on compulsive lane-changing caused by off-ramp

In the field of traffic flow studies, compulsive lane-changing refers to lane-changing(LC) behaviors due to traffic rules or bad road conditions, while free LC happens when drivers change lanes to drive on a faster or less crowded lane. LC studies based on differential equation models accurately reveal LC influence on traffic environment. This paper presents a second-order partial differential equation(PDE) model that simulates both compulsive LC behavior and free LC behavior,with lane-changing source terms in the continuity equation and a lane-changing viscosity term in the momentum equation.A specific form of this model focusing on a typical compulsive LC behavior, the ‘off-ramp problem', is derived. Numerical simulations are given in several cases, which are consistent with real traffic phenomenon.     

考虑自适应巡航车辆影响的上匝道系统混合交通流模型

在考虑自适应巡航(adaptive cruise control, ACC)车辆的交通流模型的基础上, 建立了考虑ACC车辆影响的上匝道系统混合交通流模型, 研究ACC车辆引入对上匝道交通系统交通流的影响. 为了描述ACC车辆和手动驾驶车辆在交通流运行中的差异, 分别构建了基于常车头时距原则的ACC 车辆跟驰子模型和手动驾驶车辆MCD元胞自动机子模型; 基于上匝道车辆合流驶入主线的需求, 建立了换道子模型, 引入了表征驾驶员换道心理的参数λ. 通过对混合交通流模型进行数值模拟发现, ACC车辆的混入可以有效改善上匝道系统交通流的运行, 降低合流等事件对于交通流运行的影响, 抑制交通拥堵的时空范围及拥堵强度, 提高交通流的平均速度和流量. 此外在混合交通流模型中, ACC车辆期望车头时距H_d的减小与换道心理参数λ 的增大均可以提高混合交通流运行的速度和流量, 而合流区长度l_w对混合交通流影响则因上匝道车辆驶入概率的不同而存在差异.