瓶颈路段交通模拟指导大纲.doc

瓶瓶颈颈路段交通流的微路段交通流的微观观模模拟拟仿真系仿真系统统的一般描述：的一般描述：在屏幕上显示瓶颈路段的平面图，对每一进入瓶颈路段的车辆，仿真系统必须仿真车辆在瓶颈路段运动的全过程包括：车辆进入瓶颈路段，车辆的加、减速，车辆的变道，车辆驶离瓶颈路段等瓶颈路段车辆运动的全过程必须在可视化（即动态图形仿真）系统在结束仿真时必须能输出交通流的各种参数要点：要点：一．一．软软件界面件界面软件界面包括仿真参数输入界面和交通流动态仿真界面两大部分仿真参数输入界面：可用 VB 作多个参数输入窗体，将输入的参数用数据文件的形式保存交通流动态仿真界面：绘制瓶颈路段平面图，显示系统时钟等提示内容二．仿真技二．仿真技术术采用微观随机仿真模型，即仿真每一辆车运动的全过程，车辆的运动参数是随机的采用时间驱动模拟机制，扫描的时间步长为 0.5 秒即每隔 0.5 秒扫描并确定系统中所有车辆的状态（位置、速度等），更新系统中车辆的输入和输出三．交通流模型三．交通流模型1 车辆车辆的到达的到达瓶颈路段上车辆的到达是随机的，不仅车辆到达的时刻是随机的，到达车辆的车型、到达的初速度、到达车辆驾驶员的驾驶特性也是随机的。

在本模型中车辆的到达时刻用到达车辆与上一到达车辆的车头时距表示驾驶员的驾驶特性用与驾驶行为关系较大的躁急度表示,此处的躁急度综合了驾驶员的个性和该次出行的缓急程度设集合 A，P，T，V 中的元素分别为车型类别、驾驶员类型、到达时刻和到达初速度在本模型中，各集合为：A={小汽车，中型货车，重型货车，公共汽车}；P={急，一般，不急}；T={}；dttgHhptH 0)()(V={}dttfUvpvU 0)()(其中，A 和 P 的元素是离散的A 集合中各元素出现的概率可以通过具体路 段的交通调查得到，对 P 集合中的元素，可根据经验取值集合 T 和 V 中的元素是连续的由于本模型研究的是非拥挤车流，t 服从负 指数分布，即一般情况下可认为速度 v 服从正态分布tetg)(车辆车辆到达模型到达模型 车辆到达的车头时距分布符合负指数分布，即车头时距大于t秒的概率为：， P htet()式中，为平均的车辆到达率设R为[0,1]之间的随机数，则有：，RP htet().ln( )Rt 解得车头时距ｔ：，tR 1 ln()则车辆的到达时间可以表示为：，ttRnn11 ln()式中tn1为下一辆车到达时间，tn为上一辆车到达时间。

2 车辆的加减速车辆的加减速 车辆在瓶颈路段的加减速可以分为两种情况：保持在一个车道行驶的加减速 和变换车道所需的加减速两种情况下的加减速动机和行为都不相同，下面分别 讨论 2.1 保持在一个车道行驶的加减速 车辆行驶时由于下述原因需加速或减速：对前车的状态改变作出反应，对路 面突发事件作出反应，为了得到驾驶员的期望速度加减速的行为与本车与前车的车头时距有密切的关系，根据车头时距的不同，可以定义三种不同情况的加减 速2.1.1 自由行驶状态下的加减速当车辆与前车的车头时距较大，车辆的行驶不受前车的影响时，若车辆的现行车速小于驾驶员的期望车速，驾驶员会以最大的加速率加速，以尽快取得其期望车速；若车辆的现行车速高于期望车速，驾驶员会以正常的减速率减速，以保持在期望车速下行驶d nnnd nnd nnnn vvavvvvaa0其中，为加速度，为最大加速度，为正常减速度 , 为现行车速， na na nanv为期望车速d nv2.1.2 跟车状态下的加减速在跟车状态下，根据 GM 非线性跟车模型（Gazis 1961），有：)()()()(nf n nnn ntvtgtvta 其中，α，β，γ 是模型参数。

由于难于对各种具体路段作模型参数的标定，本文采用了 Gipps 的通用跟车模型*根据 Gipps 的模型，在跟车状态下，有：21*2 11122])()())()((2[)( tvtvtxstxtVnnnnnnnnn其中，为第 n 辆车驾驶员可以实现的制动减速度，为第 n 辆车的有效nns长度， 为车辆 n 在时刻 t 的车速，为车辆 n 的车头在时刻 t 的位置，)(tvn)(txn为反应时间，为车辆 n 驾驶员对前车紧急制动时最大减速度的估计值*2.1.3 紧急状态下的加减速当行驶中车辆的车头时距小于某一临界值，后车势必减速以增大车头时距避免碰撞，根据运动学原理，对后车 n 的加速度有：  1112 11}25. 0,min{}/)( 5 . 0,min{nnnnnnnnnnnnnvvaaavvgvvaa a式中，，如图 2 所示11nnnnLxxg图 2 车辆相互位置示意图2.2 欲变换车道车辆的加减速在瓶颈路段外侧车道行驶的车辆都必须考虑变换车道车辆变换车道时，除gnLn-1nn-1xn-1 xn了考虑本车道上前后车辆的距离，更需考虑目标车道平行位置的可插入空挡的大小。

欲变道车辆常常通过加速或减速来调整与目标车道上左前车和左后车的相对位置，以获得合适的插入前挡和插入后挡变换车道时的加减速与变换车道时的各种条件密切相关，在介绍车辆变道时一起讨论3 车辆车辆的的变变道道由于在瓶颈路段路幅变窄，外侧车道行驶的车辆必须变换车道才能通过瓶颈 路段，这是一种必需的变道(即 MLC—Mandatory Lane Changing)在本模型中， 外侧车道车辆 MLC 过程用四个步骤描述：1. 行驶在外侧车道的车辆，一旦进入 瓶颈路段（在瓶颈起点上游一定范围内，本模型取 250m），就必须准备变道；2.在 单向双车道的路段，欲变道的车辆只能选择内侧车道作为目标车道3.欲变道车辆判断能否接受目标车道上的前后插入空挡； 4.如果接受，车辆开始实施变道的 动作；否则，车辆留在原来车道变道过程的示意图见图 34 车辆寻车辆寻求求变变道机会道机会时时的加减速的加减速当外侧车道车辆寻找机会变道(图 3 中的椭圆框)时，内侧车道上的插入前挡和插入后挡是动态变化的，见图 1欲变换车道的车辆可以有三种方式寻找flal变道的机会，如图 4 所示：确定目标车道能否接受目标车道前后插入空挡实施变道动作变道结束留在原车道寻找变道机会yn进入瓶颈路段准备 MLC若车辆已经到了图 1 中的 B-B 断面，已不能再往前行驶，只能等待下一个可穿越空挡，等待时的速度和加速度都为零；若车辆正在行驶中，且内侧车道平行位置上前后空挡的和大于临界可穿越前后空挡的和即，则可通过加减速调整目标车道的前后插入空挡；'' ababllll若车辆正在行驶中，但，只能在行驶中等待内侧车道平行位置'' ababllll出现的空挡。

等待时，若该车不是外侧车道 B-B 断面前的第一辆车，'' ababllll加减速主要受到本车道前后车辆的车速和位置的影响，按保持在一个车道行驶的车辆的加减速处理；若该车是外侧车道 B-B 断面前的第一辆车，加减速受到该车与 B-B 断面的距离△lb 影响，显然，速度是距离△lb 的单调递减函数，本模nv型中取0 0lb= nvlb0xd nev00xlb d nvlbx0式中是第 n 辆车的期望车速，是对车速有影响的临界距离， 是模型参d nv0x数图 4 外侧车道车辆寻找机会变道的过程5 仿真仿真结结果分析果分析交通流仿真结果参数：交通流量，最大排队车辆数，最大排队长度，车辆总延误时间，平均车辆延误时间，车辆延误最长时间等 到达 B-B 断面静止，等待目标车道出现合适的插入前后挡继续行驶，等待下一个插入空挡N动态调整目标车道的前后插入空挡NYY'' afafllll参考文献参考文献1.宋伟. 《中文Visual Basic6.0 高级编程》. 北京：清华大学出版社，1999.2．王炜等. 《交通工程学》. 南京：东南大学出版社，2000.3. P G Gipps. A Model for the Struture of Lane-changing Decision[J]. Transportation Research Board, 1986,Vol.20B: 403-414. 4. P G Gipps. A Behavioural Car-following Model for Computer Simulation[J]. Transportation Research Board, 1981, 15B: 105-111. 输入仿真系统参数绘出仿真地点平面图，要能表示出相应的交通流更新模拟时间模拟时间到？确定首车(人)位置首车(人)离开系统否？下一车(人)为新首车(人)刷新下一车(人)位置该车(人)为最后一车(人)？新车(人)进入系统？产生一新车(人)输出结果、结束模拟ynynyynn仿真系统流程图BB外侧车道内侧车道后挡la前挡le空挡和 + 车身长左前车左后车瓶颈路段车辆行驶示意图。