综合客运枢纽地区人车干扰冲突机理及仿真建模研究

作     者：程建辉 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李得伟

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：综合客运枢纽 干扰模型 元胞自动机 无信号人行横道 落客区 

摘      要：综合客运枢纽地区集成了多种交通方式,各种交通方式设施设备的合理布置直接影响着枢纽集疏运效率。在各种方式中,正确认识行人流和机动车流的相互关系,有效处理交叉干扰,将对提高枢纽集散效率具有重要的理论和实际意义。然而,目前国内外尚缺乏对枢纽地区人车干扰机理的系统理论,缺乏人车交互设施设备配置的相关评估方法和工具。针对这一问题,本文对综合客运枢纽地区人车干扰的交互机理展开研究,并运用微观仿真的方法,评估枢纽地区不同特征的人车关系,以期对综合客运枢纽的设计提供理论参考和方法支持。论文首先分析了综合客运枢纽地区的行人和机动车干扰特性,根据行人的步行时间确定枢纽地区边界,并将枢纽地区划分为辐射区和核心区。由于行人和机动车的行为会受到环境的影响,分别对辐射区和核心区的行人和机动车干扰行为进行了分析,为接下来行人和机动车干扰模型的构建奠定基础。其次,构建辐射区的人车干扰模型,在枢纽辐射区存在两种类型的人车干扰,分别是单向机动车和行人的干扰以及双向机动车和行人的干扰。在单向机动车和行人干扰模型中,将机动车的避让行为与等候区行人构建了函数关系,并通过数据进行了拟合。双向机动车和行人的干扰模型包括了行人的过街决策、冲突消除和机动车的减速、避让行为,并且对行人的位置互换规则进行了改进,来消除由于行人位置互换而进入冲突区的不合理现象。然后,构建了枢纽核心区的人车干扰模型。枢纽核心区行人和机动车的干扰主要发生在落客区,机动车不仅受其他车辆的干扰,还受行人干扰。行人在沿机动车道运动以及穿越人行横道的过程中都会受到机动车干扰,并且行人在运动过程中还存在由沿车道运动向穿越车道运动的改变。在北京西站核心区观测过程中,还发现了机动车的违规停靠现象,在模型中通过违规概率来对这种行为进行刻画。最后,以北京西站为例,通过仿真来对模型进行验证,在参数标定后,将仿真得到的行人延误时间或者离开系统的车流量与观测数据进行对比,验证了模型有效性。并进一步分析了行人和机动车干扰的演化规律:离开的机动车和行人分布会受到人车干扰的影响;延误时间受机动车和行人到达率的共同影响;机动车和行人受到的干扰率会随着对方到达率的增加而增大;机动车的延误时间受到紧邻侧行人的影响更明显,而相隔车道的行人对机动车延误的影响程度会随着紧邻侧行人到达率的增加而增大;核心区内侧机动车道的通行能力小于外侧车道,延误时间大于外侧车道等。本文扩展了行人和机动车的干扰的元胞自动机模型研究,所构建的仿真模型可以为开发综合客运枢纽地区的仿真评价工具提供核心支持。