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城市高速公路入口匝道动态交通流的微观建模
其他题名A Microscopic Dynamlc Model for Highway On-ramps
甘霖
学位类型工学硕士
导师王飞跃
2003-05-20
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业控制理论与控制工程
关键词入口匝道 跟车模型 换道模型 聚类分析 模糊推理 On-ramp Car-following Model Lane-changing Model Fuzzy Cluster Fuzzy Reasoning
摘要实际交通数据显示,在入口匝道的下游1公里左右的区域存在交通流瓶颈, 经常出现拥堵现象。60年代起,智能交通的研究者就开始关注入口匝道对高速 公路的影响,到目前为止,已经出现了定时控制、本定反馈控制和非线性控制 等匝道控制方法,但是不能从根本上解决匝道下游的拥堵问题。匝道的研究仍 然是高速公路智能交通系统发展中急待解决的问题之一。90年代兴起的对驾驶 员行为的研究能够解释交通的一些疑难问题,从而逐步引起重视。本文着重讨 论了入口匝道附近车流中的驾驶员行为特征,在此基础上对高速公路不同车流 中的驾驶员行为建立微观模型。 论文的工作主要围绕以下三个方面展开: 1)分析匝道附近交通流的特征,研究车流中驾驶员开车习惯和开车心理 文中首先讨论了入口匝道附近的交通流的稳态趋势和动态特征,并通过对 实际交通流数据的模糊聚类分析,对高速公路驾驶员行为进行分类。 2)针对高速公路的三种交通流状态,分别建立其驾驶员行为模型 本文对高速公路的车流状态自由流、拥挤流和混合流中驾驶员的行为分别 加以讨论建模。自由流行为模型我们用近似一种稳态模型来描述;拥挤流建模 重点讨论了拥挤流中的驾驶员跟车行为和换道行为,进而建立拥挤流驾驶员行 为模型;结合自由流和拥挤流模型设计三输入单输出的模糊控制器对混合流属 于拥挤流的程度进行推理,建立混合流行为模型。 3)驾驶员行为模型的实际数据仿真以及仿真结果的分析 仿真实验数据来自加拿大多伦多市的Gardiner高速公路西部的Spadina大 道入口匝道附近的一段高速公路的采样数据,仿真实验分成两个部分:首先, 通过比较实际相同速度数据下的实际车流量与模型仿真得到的车流量之间的误 差,分析模型的可行性;接着,设计三组不同驾驶员组成的车流的仿真实验来 进一步讨论了入口匝道行为模型在分析入口匝道附近车流中驾驶员行为的作用 以及模型的意义。
其他摘要Real traffic data shows that there exists bottleneck 1 kilometer downstream on-ramps and traffic jams often happen at this area. Since 1960's, ITS researchers have started to pay attention to this phenomenon and study how ramps influence on freeway. Up to now, there developed many ramp control methods such as Fixed-time strategies, Reactive ramp metering strategies and Nonlinear optimal ramp metering strategies. However, these strategies hardly meet the demand of ramp control. In 1990's some observers investigated the impact of driver behavior on traffic models and provided good explanations to some problem in freeway traffic. Combining this behavior theory, this thesis first analysis the driver behavior near on-ramps and then model these behaviors at micro lever. The main work in this thesis as follows: 1. Analyzing the on-ramp traffic and studying the driver psychology Static and dynamic traffic character is proposed here and we classify the drivers on the freeway as five types by fuzzy cluster method. 2. Modeling driver behavior in three regime of traffic flow In this section we model the driver behavior in uncongested regime, congested regime and mixed regime respectively. A static model is conducted to describe the driver behavior in uncongested regime. Two-main behaviors on the freeway as" car-following and lane-changing are proposed in the behavior model of congested flow. In the end a three inputs one outputs fuzzy controller is used to probabilistically estimate the mixed regime likelihood in the other two regimes. 3. Simulating behavior models and discus the results In the simulation, the data used in our model were taken during an afternoon peak from th segment of westbound Gardiner Expressway near the Spadina Avenue on-ramp. We discus the feasibility of our behavior models by comparing the models' output flow with the actual traffic flow and also proposed the model and discus its significance in analyze the behavior on the freeway.
馆藏号XWLW717
其他标识符717
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/6875
专题毕业生_硕士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
甘霖. 城市高速公路入口匝道动态交通流的微观建模[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2003.
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