發(fā)布時間：2020-11-19 20:31

　　 我國城市交通的典型特點是混合交通,在行人流量很大的路段,如商業(yè)街、地鐵口,行人和機動車之間的干擾比較嚴重,不僅造成系統(tǒng)通行能力的下降,而且導(dǎo)致交通事故多發(fā)。本文在交通實測的基礎(chǔ)上,針對有信號燈和無信號燈交叉口行人過街、通道中行人和車輛混行干擾等問題,建立改進的元胞自動機模型,并進行相應(yīng)的數(shù)值模擬和分析,得到了一系列有創(chuàng)新性的成果。本文的主要工作如下:(1)為了了解人車相互作用的復(fù)雜特性,我們對廣西梧州市中心城區(qū)無信號燈交叉口行人過街情況進行了實測,探討了無信號燈交叉口行人過街決策行為和過街速度分布特性。通過分析實測數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了平常期行人決策距離為10.8m和人車臨界安全距離為15.3m。通過數(shù)據(jù)擬合,還獲得了平常期行人過街速度的經(jīng)驗公式。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,平常期的行人速度在平均速度附近擾動。當(dāng)考慮路邊等待時間時,行人平均過街速度為0.6m/s;而不考慮等待時間的情形下,行人平均過街速度為0.8 m/s。另外,使用D'Agostino法來檢驗,發(fā)現(xiàn)平常期行人過街速度分布不服從正態(tài)分布。(2)為了細致地描述行人和車輛在人行橫道處的相互作用,我們提出了考慮信號燈影響的車輛及行人的元胞自動機模型,研究路口有信號燈時經(jīng)過人行橫道的行人與車輛的相互干擾,行人和車輛的相互作用主要體現(xiàn)在信號燈切換期間:綠燈變紅燈時車輛來不及剎車而沖過人行橫道,或者紅燈變綠燈時行人還未通過人行橫道而影響車輛的通行。在模型中,車輛運動采用了細化的NaSch模型,引入了減速區(qū)。在人行橫道的設(shè)置中引入等待區(qū),在紅燈期間未能順利過街的行人將會滯留在其中。我們研究了車輛處于周期和開放兩種邊界條件下的人車相互干擾。除了研究車輛運動基本圖等基本性質(zhì)外,首次給出了行人等待時間以及行人占用車輛通行時間和車輛占用行人通行時間等反映人車相互作用特征量的定量描述,在已有的文獻中尚未看到。通過數(shù)值模擬,我們給出了車流量、行人等待時間、行人占用車輛通行時間和車輛占用行人通行時間等物理量的定量性質(zhì),并結(jié)合車輛運動的時空演化斑圖進行了細致的討論,最后還給出了相圖,可以全面反映該模型的定性性質(zhì)。(3)研究了行人通過無信號燈人行橫道時與車輛的相互作用。為了防止交通事故,引入了行人和車輛的交替通行機制,對于車輛和行人都設(shè)定等待時間閾值。當(dāng)一方等待的時間超過其閾值時就可以通過人行橫道,而另一方必須等待。但是車輛和行人的實際通行時間還要取決于過街的車輛數(shù)和行人數(shù)的相對大小。當(dāng)減速區(qū)(等待區(qū))無車(人)時,等候過街的行人(車輛)就可以開始過街,而無需等待時間超過其閾值。該模型可以較好地刻畫無信號燈時行人過街和車輛通過路口的競爭行為。我們研究了車輛處于周期和開放兩種邊界條件下的人車相互干擾。除了研究車輛運動基本圖等基本性質(zhì)外,我們給出了車流量、行人等待時間、行人占用車輛通行時間和車輛占用行人通行時間等物理量的定量性質(zhì),并結(jié)合車輛運動的時空演化斑圖進行了細致的討論,最后還給出了相圖。與有信號燈的情況不同,出現(xiàn)了車輛密度(入車概率)大而行人到達率小情況下的高車流量相。邊界條件對于系統(tǒng)的相變有明顯的影響。在周期邊界下,當(dāng)車輛密度很大時,可能出現(xiàn)行人無法過街的現(xiàn)象。(4)構(gòu)建了一個行人-車輛運動耦合元胞自動機模型,研究狹長通道中車輛和行人之間的相互作用,分別討論了人車同向運動和人車反向運動兩種情況。行人的運動方向由背景場來確定,而車輛(及其影響區(qū))作為一個可移動的障礙物導(dǎo)致背景場的改變。同時引入車輛影響區(qū)域,增大了車輛與行人的作用范圍。由于車速不斷變化和車輛的移動,造成背景場的改變,使行人的運動方向也做出相應(yīng)的調(diào)整。通過數(shù)值模擬,得到了典型參數(shù)下的行人流基本圖,并對兩種情況進行對比。我們發(fā)現(xiàn),在密度很低和密度很高時,兩種情況下的行人基本圖沒有明顯差別。在這兩種情況下,行人在車道內(nèi)的分布都比較均勻。而在介于臨界密度[Pi,P2]之間的密度范圍,兩種情況下的人群平均速度和流量有明顯不同。這是由于人車反向運動時,車輛前方形成的擁堵區(qū)域使得人群的平均速度顯著降低。我們進一步考慮了車輛最大限速,行人預(yù)判時間和車輛寬度的影響,發(fā)現(xiàn)車輛寬度的影響最大,行人預(yù)判時間有助于提高車輛運行的速度,而車輛最大限速的影響則相對較小。最后,我們總結(jié)了本論文所做的工作,并對未來的研究作了展望。
【學(xué)位單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491
【部分圖文】：

１．１研宄背景和意義??隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，城市規(guī)模急劇增長，帶??來了交通擁堵、交通事故和交通污染等一系列城市交通問題（參看圖１．１）。對于??人口和資源相對密集的大中城市而言，日益加劇的交通問題己成為嚴重制約城市??（ａ）高速路上的交通擁堵?（ｂ）人－車混合交通流??圖１．１典型的交通場景??近年來，我國道路基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)不斷增加。２０１６年我國新增高速公路６０００??多公里，總里程突破１３萬公１；新增二級及以上公路１．５萬公里，新改建農(nóng)村??公路超過２９萬公里ｍ。但是，交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施的增加仍不能有效地改善交通??狀況，交通擁堵問題仍然嚴峻。以北京市為例，２０１５年平均擁堵持續(xù)時問（包括??嚴重擁堵和中度擁堵）為３小時，比上年增加了?Ｉ小時５分鐘，其中嚴重擁堵和??中度擁堵的持續(xù)時間分別增加了?５分鐘和１小時＼?２０１５年工作円早高峰（７：??００－９：?００）共出現(xiàn)１５個嚴重擁堵天（指數(shù)超過８．０），１４０個中度擁堵天（指數(shù)??６．０－８．０）；晚高峰共出現(xiàn)７５個嚴重擁堵天

ＬＧ模型中右行行人選擇三個方向行走的概率分別為，其中??表示向右行走的概率，表示向上行走的概率，表示向下行走的概率（這??里“向上”和“向下”表示該行人的左側(cè)方向和右側(cè)方向）。對于圖１．２所示的??八種可能空間狀態(tài)，右行人向相應(yīng)格點行走的概率見表１．１，其中，Ｄ?（ＯＳＤＳ?１）??為主運動方向的偏向強度，反映了行人選擇主運動方向概率的權(quán)重。??表１．?１右行行人所有可能的位置構(gòu)型的行走概率???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）?（ｇ）?（ｈ）??Ｐ，ｙ?（ｌ－Ｚ＾）／３?０?＂?｛＼￣Ｄ）／２?￣?１／２?￣￣０￣?１?０?￣?０??Ｐ，，ｘ?￣ｇｆ（ｌ－Ｚ？）／３?￣ＩＸ｛＼－Ｄ）／２?￣?ＩＸ｛＼－Ｄ）／２?＇?０?１?０?０?０??Ｐ，－，?（ｌ－Ｄ）／３?｛＼－Ｄ）／２?０?｜?１／２?｜?０?｜?０?｜?１?｜?０??１３??

３行人的可能運動及其相應(yīng)的移動概率矩陣Ｍ?＝丨（圖片來源于文獻［９９］）??場模型中，行人的移動概率＆表達式為??ｐ＾ＮＭＪＳ，丨?ｄ?（１．是標準化系數(shù)，用來保證＆為靜態(tài)場場強，反映了靜��；％為動態(tài)場，反映了動態(tài)場的場強大��；表示目標元胞的元胞被占據(jù)％?＝１，否則？＝０。??學(xué)者對背景場模型進行簡化、改進和推廣。２００２年，Ｋｉｒｃｈｎｅｒｎｅｉｄｅｒ？１對最初的背景場模型進行了簡化，同樣可以有效的再現(xiàn)典象。Ｋｉｒｃｈｎｅｒ等人＂°１１在背景場模型中，引入了摩擦參數(shù)蘆（／＾ｅ［０人位置沖突問題。Ｖａｍｓ等人＂７￣改進了背景場生成方法，研宄了出位置、房間中有無障礙等因素對疏散時間的影響。Ｙａｍａｍｏｔｏ等人１？
【參考文獻】

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1 余艷;白克釗;孔令江;;行人與機動車相互干擾的元胞自動機模擬研究[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

2 孫澤;賈斌;李新剛;;基于元胞自動機的行人和機動車相互干擾機理研究[J];物理學(xué)報;2012年10期

3 陳然;李翔;董力耘;;地鐵站內(nèi)交織行人流的簡化模型和數(shù)值模擬[J];物理學(xué)報;2012年14期

4 梁春巖;楊文學(xué);倪鐵山;李金鳳;;行人交通流模型研究[J];吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報;2009年03期

5 宋衛(wèi)國;張俊;胥旋;劉軒;于彥飛;;一種考慮人數(shù)分布特性的人員疏散格子氣模型[J];自然科學(xué)進展;2008年05期

6 肖瑞杰;孔令江;劉慕仁;;車輛的長度和速度對單車道混合交通流的影響[J];物理學(xué)報;2007年02期

7 吳可非;孔令江;劉慕仁;;雙車道元胞自動機NS和WWH交通流混合模型的研究[J];物理學(xué)報;2006年12期

8 李文勇;陳學(xué)武;王慶;李娜;;路段人行橫道通行能力及過街綠燈時間計算[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2006年05期

9 鄭容森,譚惠麗,孔令江,劉慕仁;雙向兩車道混合車輛交通流的特性[J];物理學(xué)報;2005年10期

10 葛紅霞,祝會兵,戴世強;智能交通系統(tǒng)的元胞自動機交通流模型[J];物理學(xué)報;2005年10期

本文編號：2890406