基于排他过程和SUMO的交叉道情形下车辆运动的仿真研究

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输送现象广泛存在于自然界之中,它刻画的是一种物质从一个位置按照某种规则移动到另一个位置的过程,具有丰富的动力学特性和相行为。完全非对称排他过程(TASEP)是输送现象的一种表现类型,学者们通过构建模型,认识复杂现象后的规律,从而解决实际问题。本文通过使用蒙特卡洛方法模拟和利用简单平均场理论解析对交叉道下游减速排他过程进行研究,并且利用SUMO交通仿真工具对交叉道情形下车辆运动进行仿真模拟,并取得如下主要结果。在交叉道情形下车辆在下游减速的排他过程中发现:车辆运动过程中,系统始终存在三个稳定相:分别为高密度-高密度相(HH相),低密度相-低密度相(LL相),高密度-低密度相(HL相)。随着减速概率的增大,系统中高密度-低密度区域不断扩大,系统中低密度-低密度和高密度-低密度区域不断缩小。在随机更新规则下,本文通过蒙特卡洛方法模拟和利用简单平均场理论对模型解析得出系统相图,对比计算机仿真模拟值和方程计算值,发现他们之间有很好的吻合,从而进一步确定了该模型结论的准确性。为了进一步研究交叉道情形下车辆运动规律,本研究使用SUMO仿真工具对交叉道情形下车辆运动进行仿真模拟,利用动态交通信号配时对交叉路口信号配时方案进行优化,研究发现,相比传统的静态信号配时方案,动态信号配时具有更好的效果。因此,本文得出了动态信号配时能够明显地改善交通堵塞的现象,给城市交通道路信号配时方案优化提供了参考价值。本文基于排他过程和SUMO对交叉道情形下车辆运动进行仿真研究。研究发现:交叉道情形下,车辆在下游减速的排他过程中具有丰富的相行为,系统存在三个稳定的相,可以通过控制车辆进出口概率来缓解交通拥堵现象。本文利用SUMO对交叉道情形下车辆运动进行仿真,使用动态信号配时方案进行优化,一定程度上可以缓解城市交叉口交通拥堵现象。
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