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随着我国经济的发展,汽车保有量不断增大,城市交通日益拥堵,造成了道路通行能力下降、交通事故频发等问题。如何缓解交通压力提升道路的通行能力已经成为学者们亟需解决的难题,交通流理论作为规划交通系统与研究交通拥堵的原因应运而生。TASEP(完全非对称的简单排它过程)模型是描述一维晶格上粒子运输的一种经典模型,主要考虑了现实世界中物质传输的基本特点,即同一空间在同一时刻只能容纳一个物体,并且因其易于理解、计算精度高以及便于拓展等优点,已经被广泛地应用到生物、交通流等多个领域。
本文在充分理解现实路网的结构和特性后对传统的TASEP模型进行了修改。具体地,提出了一种新的路径策略,可以优化路网中车辆的路径选择。结果表明改进的模型在一定程度上可以缓解路网拥堵和优化系统流量,本文的主要工作和成果如下:
1.针对传统TASEP模型在路径选择方面的不足,本文提出一种新的模型并进行两方面改进(1)设置网络中每条边上的跳跃率是异质的,即各条边上的跳跃率各不相同且符合泊松分布;(2)考虑处在交叉口的粒子在选择下一个路段时是非随机的。具体地,结合各时刻各条边上的流量值与粒子数得到对应边上粒子的平均移动“速度”,在此基础上引入“理性”参数α来控制粒子的路径选择,α值越大粒子越倾向于平均速度更大的边。在并行更新的规则下,结果表明随着参数α增加网络中粒子整体的运动路径得到优化,从而达到缓解路网拥堵和优化系统流量的作用。
2.针对不同网络结构对车辆通行的作用,本文提出从不同网络参数和拓扑结构的角度深入分析TASEP模型。考虑了规则网络中顶点处度值c,网络各条边上的切割单元L,以及不规则网络对系统中粒子运动的影响。结果表明:网络顶点的拓扑结构与各边上的分割单元L会改变系统的流量分布及其对应的相态。
3.针对TASEP模型在实际路网下的应用问题,结合现实路网数据,通过数据预处理结合复杂网络的方法得到实验模型并进行初始化。网络中粒子的运动规则采用第三章设计的路径策略,利用规则网络对比验证更为规则的网络结构在一定程度上可以优化路网流量分布和减缓道路拥塞。
本文在充分理解现实路网的结构和特性后对传统的TASEP模型进行了修改。具体地,提出了一种新的路径策略,可以优化路网中车辆的路径选择。结果表明改进的模型在一定程度上可以缓解路网拥堵和优化系统流量,本文的主要工作和成果如下:
1.针对传统TASEP模型在路径选择方面的不足,本文提出一种新的模型并进行两方面改进(1)设置网络中每条边上的跳跃率是异质的,即各条边上的跳跃率各不相同且符合泊松分布;(2)考虑处在交叉口的粒子在选择下一个路段时是非随机的。具体地,结合各时刻各条边上的流量值与粒子数得到对应边上粒子的平均移动“速度”,在此基础上引入“理性”参数α来控制粒子的路径选择,α值越大粒子越倾向于平均速度更大的边。在并行更新的规则下,结果表明随着参数α增加网络中粒子整体的运动路径得到优化,从而达到缓解路网拥堵和优化系统流量的作用。
2.针对不同网络结构对车辆通行的作用,本文提出从不同网络参数和拓扑结构的角度深入分析TASEP模型。考虑了规则网络中顶点处度值c,网络各条边上的切割单元L,以及不规则网络对系统中粒子运动的影响。结果表明:网络顶点的拓扑结构与各边上的分割单元L会改变系统的流量分布及其对应的相态。
3.针对TASEP模型在实际路网下的应用问题,结合现实路网数据,通过数据预处理结合复杂网络的方法得到实验模型并进行初始化。网络中粒子的运动规则采用第三章设计的路径策略,利用规则网络对比验证更为规则的网络结构在一定程度上可以优化路网流量分布和减缓道路拥塞。