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基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究

张月 孙立山 孔德文 张鑫

张月, 孙立山, 孔德文, 张鑫. 基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(3): 154-162. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.03.016
引用本文: 张月, 孙立山, 孔德文, 张鑫. 基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(3): 154-162. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.03.016
ZHANG Yue, SUN Lishan, KONG Dewen, ZHANG Xin. Accessing the Impacts of Curb Parking Behavior on Traffic Flows Through Cellular Automata Models[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(3): 154-162. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.03.016
Citation: ZHANG Yue, SUN Lishan, KONG Dewen, ZHANG Xin. Accessing the Impacts of Curb Parking Behavior on Traffic Flows Through Cellular Automata Models[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(3): 154-162. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.03.016

基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.03.016
基金项目: 

国家自然科学基金项目 52002008

北京市自然科学基金项目 9214022

北京市自然科学基金项目 L201008

详细信息
    作者简介:

    张月(1996—),硕士研究生. 研究方向:交通规划与管理. E-mail:1477804214@qq.com

    通讯作者:

    孙立山(1976—),博士,教授. 研究方向:交通规划与管理. E-mail:lssun@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: U491.7

Accessing the Impacts of Curb Parking Behavior on Traffic Flows Through Cellular Automata Models

  • 摘要: 针对路侧停车带来的进出停车位排队延误、低速巡游降低通行效率、过量停车加剧交通负荷等问题,研究了路侧停车对路段动态交通流的影响分析方法。基于视频识别算法,提取路侧停车车辆在驶入车位过程中的运行轨迹和速度波动数据,解析路侧停车过程中的驶入行为特性,并按照行为差异将停车车辆停车全过程细分为进入路段、寻找车位、找到车位、驶入车位、静止停放、驶离车位、汇入路段和错失车位8类状态;分别依据停车车辆和通行车辆的实际驾驶行为,从跟驰特征、速度矫正、换道规则和位置更新等方面对路侧停车元胞自动机模型进行了改进;在选择目标车位时综合考虑了步行至目的地时间和驶入车位耗时2个要素。与常规通行车辆相比,深入分析了停车车辆提前换道和停车完后汇入路段行为对后车的影响。基于实际交通流数据对仿真模型进行参数标定,经验证,模型拟合度为77.6%;仿真分析了在差异化的停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力和延误时间的影响规律。结果表明:固定的巡游速度和停车需求强度下,道路延误时间随道路交通量先增加后减少;在低停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力影响微弱,在高停车需求强度下,当巡游速度从30 km/h降低至20 km/h,外侧车道饱和流量降低500 veh/h,最高延误时间增加105 s。

     

  • 图  1  道路示例

    Figure  1.  The road sample of one-way two lane road

    图  2  车辆驶入单一空位时驾驶状态解析

    Figure  2.  Parking status analysis of vehicles entering the parking space of only one space

    图  3  路侧停车仿真场景示意图

    Figure  3.  The schematic of curb parking simulation

    图  4  车辆巡游轨迹图

    Figure  4.  Trajectories of cruising vehicles

    图  5  车辆驶入车位轨迹图

    Figure  5.  Trajectories of entering space vehicles

    图  6  巡游速度对道路交通流量的影响

    Figure  6.  Traffic flow under different input flow and cruise speed

    图  7  巡游速度对延误时间的影响

    Figure  7.  Average travel delay under different input flow and cruise speed

    表  1  车辆驶入单一空位时的关键点与时长

    Table  1.   Parking entry key points and usage time of only one space

    车辆特征 正在换道 开始摆正 开始旋转 后退进入 静止停车
    坐标 (-14,-4) (-2.5,-2.5) (10,-5) (2,-5) (0.5,-0.5)
    时间/mm:ss 00:01 00:03 00:07 00:17 00:37
    时间/s 未知 4 10 20
    下载: 导出CSV

    表  2  路侧停车车辆状态划分

    Table  2.   Curb parking vehicle status division

    具体特征 序号
    1 2 3 4 5 6 7 8
    驾驶状态 进入路段 寻找车位 找到车位 驶入车位 静止停放 驶离车位 汇入车流 错失车位
    速度特征 正常 低速 减速 静止 静止 加速 正常 正常
    车辆位置 路段上游 停车路段 车位上游 车位内 车位内 车位内 车位下游 路段下游
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    表  3  仿真模型中的参数取值

    Table  3.   Model parameters of rules used in simulation

    名称 名称
    dec /(m/s2) 3 t0 /s 5
    lmaxv/m 20 pmin 0.5
    lmaxc/m 40 pmax 0.95
    下载: 导出CSV

    表  4  速度平均相对误差

    Table  4.   Mean relative error of speed

    实际数据 仿真数据 相对误差/%
    流量(/veh/h) 速度(/km/h) 流量(/veh/h) 速度(/km/h)
    96 39 96 37.9 2.82
    172 40 172 37.7 5.75
    260 36.5 260 37.3 2.19
    440 39.4 440 36.1 8.38
    288 36.7 288 37.1 1.09
    476 38.5 476 35.9 6.75
    600 35.6 600 35.5 0.28
    520 36.3 520 35.8 1.38
    700 33.4 700 34.9 4.49
    880 28 880 32.7 16.79
    800 30.1 800 33.7 11.96
    1 160 23.2 1 160 25 7.76
    拟合度 77.6%
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-12-30
  • 网络出版日期:  2022-07-25

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