基于沖突點探測的機非混合交叉口微觀仿真模型研究.pdf

1、在我國混合交通流環(huán)境下,平面交叉口機非干擾現(xiàn)象相比國外情況嚴重許多。交叉口內(nèi)不同的運動主體具有智能,個體上看似隨意性較大地進行著運動,但整體系統(tǒng)最終卻表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。因此,我國平面交叉口形成了一個中等數(shù)目的基于局部信息做出行動的智能性和自適應性主體系統(tǒng),也就是一個多種運動主體對道路資源進行競爭博弈并相互干擾的復雜系統(tǒng)。相對于這樣的復雜系統(tǒng),傳統(tǒng)的跟馳模型、二維元胞自動機和多主體模型應用于我國平面交叉口仿真過程中,對非機動車、行人干擾

2、以及多方向不同種類運動主體的“預判-決策-反饋”微觀博弈過程的描述都存在一定的不足。因此,研究切合我國交通情況的微觀仿真模型對國內(nèi)城市交通問題的分析與研究具有重要意義。
　　 基于對交叉口通行現(xiàn)狀的細致觀察,結(jié)合前人在平面交叉口微觀仿真的研究成果,本文以沖突點作為研究對象,從一種新的研究視角出發(fā)提出了一種新型的平面交叉口微觀連續(xù)仿真模型——沖突點探測CPD模型,為平面交叉口交通仿真提供了一種新的思路。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點包括:<

3、br>　　 (1)融合跟馳模型、元胞自動機模型和多主體仿真模型思想,提出了一種以沖突點為虛擬研究主體的新型平面交叉口機非混合流的微觀連續(xù)仿真建模方法,并建立了沖突點探測仿真模型(CPD),該模型具有位移連續(xù)性、容器性和開放性特征,可以靈活應用多種數(shù)理模型研究成果作為仿真規(guī)則,文中的算例即采用了幾種擴展跟馳模型、IDM模型(高密度時減速意愿部分)以及前人所研究的行人發(fā)生及運動模型。試算結(jié)果表明CPD模型在對實際沖突嚴重條件下的平面交叉口

4、仿真現(xiàn)象反映能力良好。
　　 (2)不同于以往同類仿真模型只將運動主體或離散空間作為研究對象,本文將運動主體運行軌跡上產(chǎn)生沖突的位置點作為具有“觀測運動主體沖突情況并可決策其運動狀態(tài)變化”的虛擬沖突點主體,將多種運動主體在沖突點“預判——決策”的路權(quán)沖突博弈復雜交互過程轉(zhuǎn)化為沖突點虛擬主體的“感知--決策”過程,并且虛擬沖突點主體的決策結(jié)果可以反作用于參與對本沖突點進行博弈的所有運動主體。這種模型思想易于微觀細致地描述平交口各種

5、運動主體在路權(quán)博弈過程中產(chǎn)生的“刺激——反應”現(xiàn)象。
　　 (3)基于CPD模型,提出了一種新型的以沖突點主體和運動主體共同作為網(wǎng)絡節(jié)點所生成的平面交叉口動態(tài)拓撲描述方式,這種拓撲結(jié)構(gòu)可以清晰地反映運動主體與沖突點之間的鄰接關系,并且易于實現(xiàn)運動主體的位置更新過程,為CPD模型反映微觀層次的沖突博弈提供了良好的結(jié)構(gòu)載體。
　　 (4)基于CPD模型特點,建立了沖突點博弈規(guī)則函數(shù),分析了其系統(tǒng)動力函數(shù)特性,并提出了單步長兩

6、階段仿真方法,可以分步驟分析鄰近沖突點周圍多種運動主體的路權(quán)爭奪博弈行為,以及博弈結(jié)果對平交口內(nèi)所有運動主體影響的過程,為在微觀時長內(nèi)更細致地分析沖突實質(zhì)提供了一個新的視角。
　　 (5)針對CPD模型的特性,結(jié)合基于通用圖形運算處理器(GPGPU)大規(guī)模并行運算技術和P2P網(wǎng)格運算結(jié)構(gòu)的并行化方法,提出了可用于多路段與平交口所組成大規(guī)模交通網(wǎng)絡的并行仿真架構(gòu),并初步給出了相應的算法和效率分析,實驗證明采用GPGPU并行結(jié)構(gòu)算法