基于元胞自动机的机动车非机动车混合交通流建模与分析

摘要

在很多发展中国家,如中国、印度、印尼等,非机动车在城市道路交通中占据了重要的比例.在城市道路上,非机动车对机动车的干扰十分明显,这种干扰可以划分为两种类型:摩擦干扰和阻滞干扰.当机动车与非机动车的侧向距离较小时,由于非机动车的行驶具有不稳定性和摇摆性,机动车为了保证非机动车的安全而通常采取减速行为,由此产生的干扰称为摩擦干扰;当非机动车行驶于机动车前方,阻碍了机动车前进的道路,机动车不得不减速甚至停止以避免碰撞,由此产生的干扰称为阻滞干扰.摩擦干扰明显影响机动车流的流量,阻滞干扰则很容易产生交通拥堵.根据近年来部分学者的实地数据采集及定量研究表明,随着非机动车道上非机动车辆的增加,相邻的机动车道上的机动车流所受干扰由摩擦干扰逐渐转换为阻滞干扰.与此同时,为了分析交通流特性,丰富交通流理论,一些相应的微观仿真模型相继被提出,这些模型从最开始的单一的机动车流,到之后的不同类型的机动车混合流,取得了一系列的研究成果.然后针对机非混行的交通流,缺乏能够综合刻画摩擦干扰和阻滞干扰的微观仿真模型.本文根据城市路段机非混行特性,利用元胞自动机模型,搭建了能够综合体现上述两种干扰的微观仿真模型.利用所建模型,进行数值模拟,通过时空轨迹图重现机动车所受摩擦干扰到阻滞干扰的变换过程.模拟实验表明,该模型能够很好地刻画机非混行交通流特性,进一步丰富交通流理论,为城市道路交通设计与管理提供理论基础.