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基于二维OV模型的交通流稳定性分析及信息诱导策略研究

作　者: 李海鸥
导　师: 赵小梅
学　校: 北京交通大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 行人流行人与非机动车混合流机非混合流二维OV模型稳定性分析
分类号: U491.112
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国城市道路上,行人、非机动车(自行车、三轮车等)与机动车是最为典型的交通方式。而行人流、行人与非机动车混合流及机动车与非机动车混合流是道路上常见的交通模式。行人流、行人与非机动车(主要指自行车)混合流常见于一些通道或广场等处；机非混合流主要集中在没有机非隔离带的路段或交叉口处。行人、机动车与非机动车具有不同的特性：机动车是按车道行驶的,存在跟驰行为；而行人和非机动车并不是在某个车道上跟随前面的车辆行驶,其既有横向的运动,又有纵向的运动。行人和非机动车的主要特性包括灵活、低速等,但是自行车速度比行人速度高且灵活性弱于行人,因而混行交通流要比单一类型的交通流复杂的多。混合交通流的复杂性导致了其管理的困难,因而经常出现交通阻塞、机非相撞等交通现象,给国家和人民带来了巨大的损失。作为研究交通阻塞现象的重要理论工具之一,交通流稳定性的研究对交通流特性的分析、交通堵塞的产生原因分析与抑制方法研究、提高行驶的安全性、提高通行量等方面的研究都具有重要的意义。本文基于二维OV模型分别对行人流、行人与自行车的混合流、机动车与非机动车的混合流进行稳定性分析。主要工作如下：1.在二维OV模型的基础上我们分别考虑行人占地空间对行人流稳定性的影响,以及引入避免碰撞的规则,提出了两种改进的模型。首先从理论上对考虑占地空间的行人流稳定性进行分析,然后分别对单向流和双向流进行数值模拟。在同一参数条件下,对比考虑行人占地空间和不考虑占地空间时各自的行驶状况及速度变化情况。其次,在分析了引起行人流出现不稳定现象的本质原因的基础上,提出了双向流的免碰撞条件：当行人间的距离即将小于二者半径之和时,为避免相互碰撞,行人会偏离原本的跟驰轨迹,向其它方向移动。通过对双向流的模拟分析发现：该条件不仅可以缓解行人间的碰撞,同时也有助于行人流在不稳定的情况下形成稳定状态。最后,本章研究具有信息诱导的行人流稳定性,以行人间速度差作为诱导信息,并通过数值模拟分析了具有信息诱导的行人在总行人流中的比例及其位置对整体行人流稳定性的影响。2.采用二维OV模型同时对行人流与自行车流的稳定性进行了分析,并通过数值模拟分析了行人与自行车的混合流中的自行车的比例及其稳定性对混合流稳定性的影响。在周期性边界条件下考虑了自行车初始随机分布在行人流中及自行车初始分布在行人流的一侧两种情况下,分别考虑行人流和自行车同时处于非稳定状态下、行人流稳定自行车流不稳定以及行人流和自行车流同时处于稳定状态三种情况下自行车的比例对混合流的影响。进一步在行人与自行车构成的混合交通流稳定性分析的基础上,提出了对混合流进行信息诱导的方法,考察诱导信息对混合流的稳定性的影响。结果表明,考虑了诱导信息之后,可以提高混合交通流的稳定性。3.基于二维OV模型对无信号交叉口机非混合交通流的稳定性进行了分析。首先应用二维OV模型分析了无信号交叉口处存在右转行为的机动车流与直行的非机动车流之间的干扰特性,分别研究了在不同机动车右转概率条件下机动车与非机动车的流量变化,及其稳定性情况。基于此,分别分析了非机动车、机动车及二者同时考虑信息诱导的情况下的混合流的特性,从而分析了不同信息诱导策略对混合流稳定性的影响。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
1 绪论  12-22
  1.1 交通流理论的研究背景及意义  12-13
  1.2 交通流稳定性的研究意义及现状  13-16
    1.2.1 交通流稳定性的研究意义  13
    1.2.2 交通流稳定性的研究现状  13-16
  1.3 混合交通流的研究意义及现状  16-20
    1.3.1 行人流的研究现状  17-19
    1.3.2 机非混合交通流的研究现状  19-20
  1.4 本文的工作  20-22
2 行人流稳定性分析及其信息诱导策略  22-54
  2.1 行人流模型的相关研究  22-24
  2.2 基于二维OV模型考虑占地空间的行人流稳定性研究  24-38
    2.2.1 考虑行人占地空间的二维OV模型建立  24
    2.2.2 考虑占地空间的行人流稳定性的理论分析  24-32
    2.2.3 不同安全间距下行人占地空间对稳定性的影响  32-33
    2.2.4 数值模拟及结果分析  33-38
  2.3 引入速度差信息诱导的二维OV行人流模型稳定性研究  38-48
    2.3.1 引入速度差诱导信息的二维OV模型  39
    2.3.2 引入速度差后的行人流稳定性的理论分析  39-44
    2.3.3 数值模拟及结果分析  44-48
  2.4 具有信息诱导的混合行人流稳定性分析  48-52
    2.4.1 具有诱导信息的行人比例对混合流稳定性的影响  48-50
    2.4.2 具有诱导信息的行人的初始分布对混合流稳定性的影响  50-52
  2.5 小结  52-54
3 行人与自行车混合交通流稳定性分析及其信息诱导策略  54-70
  3.1 混合交通流研究现状  54-55
  3.2 基于二维OV模型的行人与自行车混合流稳定性分析  55-64
    3.2.1 基于二维OV模型的行人与自行车混合交通流模型  55
    3.2.2 行人与自行车混合交通流稳定性理论分析  55-57
    3.2.3 数值模拟及结果分析  57-64
  3.3 基于信息诱导条件下的混合交通流稳定性分析  64-68
    3.3.1 信息诱导方法  64
    3.3.2 数值模拟及结果分析  64-68
  3.4 小结  68-70
4 无信号交叉口机非混合交通流稳定性分析及信息诱导策略  70-86
  4.1 机非混合交通流研究现状  70-71
  4.2 无信息诱导情况下机非混合交通流稳定性分析  71-76
    4.2.1 基于二维OV模型的机非混合交通流模型  71-72
    4.2.2 数值模拟及结果分析  72-76
  4.3 不同信息诱导策略下机非混合交通流稳定性分析  76-85
    4.3.1 基于二维OV模型的考虑速度差的机非混合交通流模型  76
    4.3.2 不同信息诱导策略模拟结果与分析  76-85
  4.4 小结  85-86
5 结论和展望  86-90
  5.1 本文工作总结  86-87
  5.2 不足和展望  87-90
参考文献  90-96
作者简历  96-100
学位论文数据集  100

基于二维OV模型的交通流稳定性分析及信息诱导策略研究

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