基於實測的城市快速路交通流建模及瓶頸研究

《基於實測的城市快速路交通流建模及瓶頸研究》是依託寧波大學，由祝會兵擔任負責人的國家自然科學基金資助面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於實測的城市快速路交通流建模及瓶頸研究
• 依託單位：寧波大學
• 項目負責人：祝會兵
• 項目類別：面上項目

項目簡介

本申請以城市快速路交通流為研究對象，擬在已有交通實測資料庫的基礎上，補攝部分交通錄像，著重分析司機在匝道附近或遭遇移動瓶頸時的行為特徵，從中提取交通流特徵參數，據此建立符合城市快速路車輛運行特徵的雙車道或多車道的混合交通流微觀模型，確定符合實際的考慮固定瓶頸（匝道）和移動瓶頸（慢車）的換道規則，其中反映駕駛行為差異。通過數值模擬和理論分析，研究匝道和移動瓶頸對交通擁堵產生和傳播的影響，弄清快速路交通流的交通狀態以及相變過程；基於智慧型交通的先進思想，通過建立可控車頭間距的交通流模型，嘗試減少或消除交通瓶頸影響的有效途徑，為交通管理提供前瞻性的理論指導。同時對交通實測數據和模擬結果進行多重分形分析，研究交通流的自相似性和具有的相關性，揭示交通流狀態與分形特性之間的內在聯繫。本項研究旨在揭示交通擁堵的演化規律和機理，為發展基於流體力學和非線性動力學套用的現代交通流理論做貢獻。

結題摘要

隨著城市化進程步伐的加快，城市交通擁堵現象日益嚴重，亟需用交通流理論來指導交通規劃和管理。本項目首先對不同密度下加速度的分布特性進行了研究，得到加速度值域關於0 點具有對稱性，不同密度下加速度分布具有不同特徵等結論。進而利用實測數據對GM 模型和Bando 模型進行參數最佳化，據此提出一種GM 模型的簡化形式和一種改進的Bando 模型，兩者擬合本文實測數據的平均誤差都在6%以下。另外，基於交通流的實測數據分析了交通流密度的機率密度分布特性，分布圖呈現中間大、兩頭小的鐘形形狀，車輛密度頻數峰值所對應的密度區間隨著道路車流情況的不同而有所變化，據此提出了一個交通流模型，能夠再現三相交通流。研究結果可以為交通流建模提供參考。其次，建立了考慮司機駕駛行為差異的腳踏車道、雙車道混合交通流元胞自動機模型，再現了“高速跟弛現象”；確定了考慮固定瓶頸（道路施工區）和移動瓶頸（慢車）的換道規則，建立了匝道區域的換道模型，模擬結果與實測數據比較，吻合良好。通過對上述模型的數值計算，分析了特定情況下的交通流特性，為交通流理論的發展做了點滴貢獻；研究了道路施工路段保持最佳交通狀態時的相關道路參數和限速值，為交通規劃和交通工程的實施提供了理論依據。最後，對交通流中的車頭間距的時間序列開展分形分析，探究了交通現象與交通流動力學特性之間的關係，研究結果可以為進一步研究交通流的非線性特徵提供參考。