基于社会力的平面交叉口人-车混行微观交通仿真研究

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由于大量存在的行人与自行车,使得混行交通成为我国交叉口的典型特征之一,在这一特征下,行人、机动车、自行车在交叉口相互混行干扰。在无右转专用信号相位的交叉口中,右转机动车、右转自行车与过街行人之间的冲突最为明显。因此对交叉口混行行为进行细致分析,建立符合我国交叉口特征的混行行为模型,既可以在理论上丰富交通混行行为的研究,使得对于交叉口交通流仿真更加细致真实;又可以在如今关注行人交通的背景下,从实践上指导交叉口的几何设计。本文以交叉口右转机动车、右转自行车及过街行人流作为研究对象,通过实际调查,获得交叉口处行人、机动车、自行车混行行为特征,及相关交通特性,在此基础上建立了交叉口行人与右转机动车、右转自行车混行干扰的社会力模型。通过Python语言对所搭建模型进行仿真实现,并对模型中的相关参数进行了标定,最后通过仿真试验对交叉口缘石转弯半径与行人延误、机动车饱和车头时距的关系进行了研究。具体研究内容包括:(1)通过实际调查,完成对交叉口混行微观行为的分析,重点分析了交叉口不同交通方式的到达分布特性、速度分布特性、及行人在穿越机动车流与自行车流时的间隙选择概率,为模型相关参数的标定及模型验证提供了数据支撑。(2)在对现有交叉口混行行为模型的特点和不足,进行总结的基础上,基于社会力可以较好描述微观行为特征的优势,建立交叉口行人、右转机动车、右转自行车微观混行模型,针对行人在交叉口穿越机动车流、穿越自行车流的问题,在转向过程中建立虚拟车道,对行人穿越冲突交通流时的间隙选择行为进行建模。同时引入右转机动车与右转自行车的侧向干扰模型和右转自行车与过街行人的冲突干扰模型,引入自行车在穿越行人流时的跟随力。对交叉口混行行为模型进行细化。(3)根据实际调查结果,以及既有研究的整理,完成所搭建模型中相关参数的标定工作。重点利用仿真轨迹与真实轨迹对比的方法,对所搭建模型中任意两种交通方式间的作用强度、作用距离进行了标定。并利用Python完成了模型的仿真实现工作。利用仿真情景分析、行人穿越间隙选择概率验证、基本图验证三个角度验证了模型的有效性。(4)对仿真模型进行拓展应用,进行仿真试验,分析交叉口不同缘石转弯半径下的行人延误与机动车饱和车头时距。得到行人延误在缘石转弯半径R≥10m时,随着R的减少而降低,且在缘石转弯半径为10m时最小;机动车的饱和车头时距在R<10m时随R减小明显上升。进而得出在“行人优先”的思想指导下,可以通过减小交叉口缘石转弯半径以降低行人延误,但缘石转弯半径的取值不宜过小的结论。
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