基于二维元胞自动机模型的港区道路出入口间距确定方法

摘要

本发明属于道路设计技术领域，涉及一种基于二维元胞自动机模型的港区道路出入口间距确定方法，该方法通过对牵引车-半挂车驶出无信号交通出入口进入路段的行驶过程进行仿真来确定港区道路出入口的设计间距，包括下列步骤：建立牵引车-半挂车右转驶出出入口的数学模型；建立牵引车-半挂车在道路出入口处行驶的元胞自动机模型；建立牵引车-半挂车驶出出入口仿真规则；建立车辆驶出出入口后进入路段后的路段仿真行驶规则；在不同出入口间距和发车频率条件下进行仿真实验，通过分析仿真得到交通流时空图和车辆延误数据，得到不同交通条件下合适的出入口间距。本发明能够较为精确地反映出入口间距对港区道路通行能力的影响，从而为不同条件下的港区道路出入口间距的确定提供方法。

主权项

1.一种基于二维元胞自动机模型的港区道路出入口间距确定方法，该方法通过对牵引车-半挂车驶出无信号交通出入口进入主路段的行驶过程进行仿真来确定港区道路出入口的设计间距，包括下列步骤：(1)建立牵引车-半挂车右转驶出出入口的数学模型；(2)建立牵引车-半挂车在道路出入口处行驶的元胞自动机模型：对道路出入口及其左、右一个车长范围内采用二维元胞进行划分，其它道路区域采用一维元胞，区域被二维元胞或一维元胞离散后，采用元胞数量及元胞位置来描述各种类型的车辆的运行轨迹，设牵引车-半挂车驶出出入口刚进入主路时，在牵引车的后方，主路相反行驶路线的后方、与牵引车相对的中间、前方以及牵引车的前方五个相邻位置的序号分别为1，2，3，4和5，建立牵引车-半挂车在道路出入口处行驶的元胞自动机模型；(3)建立牵引车-半挂车驶出出入口仿真规则，具体步骤为：1)设仿真时刻t驶出出入口车辆牵引车转向角为δ(t)，牵引车折角为θ(t)，半挂车转向角为α(t)，牵引车偏转角为牵引车与半挂车的铰接点的速度为V_B(t)；2)将仿真时刻t+1后赋值给t；3)如果转11；4)如果则δ(t)＝0；5)如果则v_B(t)＝v_B(t)+1，为牵引车驶出出入口最高速度。6)延续当前状态，估计t+2时刻，当前车辆和相邻位置上的车辆的元胞占用情况；7)如果t+2时刻当前车辆与其它车辆均无占用元胞重叠的情况，转2；否则继续；8)如果t+2时刻当前车辆仅与相邻位置1或5上的车辆有占用元胞重叠，则v_B(t)：＝v_B(t)-1，转6；9)如果t+2时刻当前车辆与相邻位置2、3、4上的车辆占用元胞重叠。如果(δ(t)+0.1)＜δ_max，则δ(t)：＝δ(t)+0.1，转6；如果(δ(t)+0.1)≥δ_max，则v_B(t)：＝v_B(t)-1，转6；10)如果t+2时刻在1、5和2、3、4出现多处占用元胞重叠，则v_B(t)＝0，转6；11)驶出出入口仿真结束；(4)建立车辆驶出出入口后进入主路段后的路段仿真行驶规则(5)仿真设定除了牵引车-半挂车之外的仿真车型的元胞长度及各种车型在主路段上出现的比例、速度及进出出入口的车辆发车频率，根据步骤(1)至(4)建立的模型及规则，在不同出入口间距和发车频率条件下进行仿真实验，通过分析仿真得到交通流时空图和车辆延误数据，得到不同交通条件下合适的出入口间距。