基于元胞自动机的交通流模型研究

The Keep-Right-Except-To-Pass Rule(中文版)

The Keep-Right-Except-T o-Pass Rule摘要随着经济的发展，更多的车辆进入人们的生活，在现有的交通条件已不能满足车辆的通行需要。

本文基于交通流元胞自动机原理，建立了车流密度与车流量模型，研究分析靠右行驶这一交通规则的交通路况表现。

对车流量及安全性两方面综合评价，而且验证了其适用于左行国家。

最后，模拟和分析智能控制下的超车模型。

问题一中，针对靠右行驶规则定性分析交通路况，基于元胞自动机原理，定义车流密度，从而建立车流量模型。

收据相关数据并运用MATLAB进行做相关性的拟合，引入超车概率、超车密度、超车因子以及安全车距，并结合车流量的定义公式，最终得到车流量的表达式。

绘制相关图形，分析靠右行驶规则与无规则情况下交通畅通和交通拥堵的表现。

问题二中，结合运动学原理，由于国际上超车风险的评估基于超车视距，我们采用超车视距评估风险系数，建立超车视距表达式，从而建立风险系数模型进行分析。

同时兼顾流量和安全，引入风险系数和流量权重,建立综合指数模型。

问题三中，基于靠右行驶规则，通过停车视距、超车视距及超车概率等因素对左行规则进行分析，验证得知改变一些条件时右行规则依旧适用于左行国家。

问题四中，模拟超车系统，结合超车加速度，建立并分析智能交通系统的超车模型。

最后，针对除超车外靠右行驶规则以及左行国家中的交通规则，提出了一些建议与意见。

关键词：靠右规则；车流量模型；风险系数模型；超车模型；智能模拟一、问题重述在一些汽车靠右行驶的国家（比如美国，中国等等），多车道的高速公路常常遵循以下原则：司机必须在最右侧驾驶，除非他们正在超车，超车时必须先移到左侧车道在超车后再返回。

建立数学模型来分析这条规则在低负荷和高负荷状态下的交通路况的表现。

考察流量和安全的权衡问题,车速过高过低的限制，或者这个问题陈述中可能出现的其他因素。

这条规则在提升车流量的方面是否有效？如果不是，提出能够提升车流量、安全系数或其他因素的替代品（包括完全没有这种规律）并加以分析。

元胞自动机模型在五道口交通流中的应用

—222— 元胞自动机模型在五道口交通流中的应用王硕禾1,2，万健如1，郭永林1，马胜1(1. 天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072；2. 石家庄铁道学院电气分院，石家庄 050043)摘要：应用元胞自动机模型对较为复杂的五道口交通流进行研究，通过分析道路因素、车辆因素和车辆运行规则建立五道口交通模型。

四道口通常分东-西、南-北两个相位即可，五道口需增加一个相位，构成三相位控制。

每一相分为6个车道，对车道进行编号以确定车辆具体位置；所有车辆均按一定系数转化成小型车以简化仿真模型，各相位上的车分为绿灯和红灯两种时步分析。

仿真设计平台采用VC++，使用3个定时器产生五道口交通模型的动态画面。

所建模型可对流量和配时参数进行动态设置，模拟复杂的实际交通流，具有良好的可重复性。

关键词：交通流；仿真模型；元胞自动机；五道口Application of Cellular Automaton Model in Traffic Flowof Five CrossingsWANG Shuohe 1,2, WAN Jianru 1, GUO Yonglin 1, MA Sheng 1(1. College of Electric and Automatic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072; 2. College of Electric Engineering, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang 050043)【Abstract 】Cellular automaton model is applied to analyse the traffic flow of five crossings. This paper establishes traffic model of five crossings by analysing road factor, vehicle factor and the moving rules. Four crossings is usually divided into two phases: east-west phase and south-north phase. But it needs another phase to compose three-phases’control in five crossings. Every phase is separated into six driveways which are numbered to ascertain the vehicles’ positions; all of the vehicles are transformed to subminiature ones; any vehicle in each phase should be analysed according to the color of light which contains two states: green and red. VC++ is chosen to be the emulational tool, three timers are used to produce dynamic menu of five crossings. The model can set the parameters of flux and travel time during the emulation to simulate the actual traffic flow. So the emulation can be well repeated.【Key words 】Traffic flow; Emulational model; Cellular automaton; Five crossings计算机工程Computer Engineering 第33卷第8期Vol.33 No.8 2007年4月April 2007·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2007)08—0222—02文献标识码：A中图分类号：U491.112社会经济的进步促进了交通发展，然而随着机动车辆的增加，交通拥堵、交通事故等现象日益恶化。

基于宏观运动波和微观元胞自动机的双车道交通流混合建模

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行为的路段或节点．观模型将车流看作可压宏
ＦＪｌ＝ｉ
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缩连续流体，通过建立关于车辆密度和空间平均速度的偏微分方程组研究交通流动力学行为，这类模
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｎａｐｏａｈｃｐｉｇｗｉｂｏｈｍａｒｃｐｃａｄｍｉｒｓｏｃｔａｃｄｓｒｐｉｎｓｉｒｓｐｒｃｏｕｌｎｔｈｔｃｏｓｏｉｎｃｏｃｐｉｒｆｅｃｉｔｉｏｓｐｅ —
第４２卷第４期
２１０２年７月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＲＬＯＯＨＥＴＵＶＲＩＹ（ａｕａＳｉｎｅＥｉｏ）ＯＵＮＡＦＳＵＴＡＳＮＩＥＳＴＮｔｒｌｃｃｄｔｎｅｉ
Ｖｏ．２ＮＯ４１４．
空间离散性影响的宏观／微观边界转换条件．边界条件能够克服在引入车辆变道行为和应用离该
散化的微观元胞自动机模型时所引起的交通流质量损失问题．应用混合模型模拟双车道堵塞和单车道关闭引起的交通流瓶颈现象．结果表明，通波在经过模型空间尺度发生变化的边界时能交
ｌｎ．ｈｎｅｂｈｖｏｎｈｉｃｅｅｓａｅｃａａｔｒｔｆＣＡ（ａｅｃａｇｅａｉｒａｄｔｅｄｓｒｔｐｃｈｒｃｅｉｉｏｓｃＬ）ｍｏｅ．Ｔｅｅｂｕｄｒｏｄ — ｄ１ｈｓｏｎａｙｃｎｉ

三车道有管理元胞自动机交通流模型的研究

Ａｂｔａｔａｅｎｔｅｔｒｅｌｎｅｌｌｒａｔｍａａｔａｆｏｄｌａｔｒｅｌｎｏｔｌｄｃｌｌｒａｔｍａａｓｒｃ：Ｂｓｄｏｈｈｅ —ａｅｃｌａｕｏｔｒｆｃｆｗｍｏｅ，ｈｅ－ａｅｃｎｒｌｅｌａｕｏｔｕｉｌｏｅｕ
文章编号：６１７７（０７０一１７Ｏ１７ — ８２２０）１Ｏ１一５
三车道有管理元胞自动机交通流模型的研究
昊大艳
（徽工业大学数理学院，安安徽马鞍山２３ｏ）４ｏ２
摘要：在三车道元胞自动机交通流模型的基础上，将第１车道规定为超车道，对超车道上车辆换道进行管理，出了一种三车道提
有管理元胞自动机交通流模型。并分析了车辆减速概率、换道概率对交通流的影响，结果表明，对超车道上车辆进行管理，并没
有改变系统的交通流特性，而是增加车辆驾驶的安全性。关键词：三车道；元胞自动机；交通流模型
中图分类号：５００５文献标识码：Ａ
Ｓｕｙｏｈｅ－ａｅＣｏｔｌｄＣｌｌｒＡｕｏｔｒｆｃＭｏｅｔｄｎａＴｒｅｌｎｎｒｌｅｌａｔｍａａＴａｆｄｌｏｅｕｉ
、Ｕ－ａｖＤａｙｎ
（ｃｏｌｆｔｅｔｓ＆ＰｙｉｓＡｈｉｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙ，，ｎｈｎ２３０，ｈｎ）ＳｈｏｏｈｍａｃＭａｉｈｓ，ｎｕＵｉｅｓｙｆｃｎｌｇＭａａｓａ４０２ＣｉａｃｉＴ
ｔｆｏｄｌｉｒｐｓｄＴｅｆｓｌｎｓｕｅｏａｅｏｅｔｋｎ．ｈｎｌｓｓｆｃｓｓｏｈｎｌｅｃｆｒｉｆｗｍｏｅｓｐｏｏｅ．ｈｒｔａｅｉｓｄｆｒｓｆｖｒｉｇＴｅａａｙｉｏｕｅｎｔｅｉｆｕｎｅｏｆａｃｌｉａ

基于快慢车辆主动换道特性的双车道元胞自动机模型研究

通流是离散的，用离散的Ｃ来描述交通流具采Ａ有一定的优越性，主要表现在操作简单灵活、于易在计算机上实现，此Ｃ在交通流研究中得到因Ａ
广泛应用。元胞自动机交通流模型主要有ＮａｃＳｈ
存在，高了道路的通行能力。提关键词元胞自动机；动换道；合交通流；车道主混双
文献标识码：Ａ中图法分类号：９．２Ｕ４１１
Ｏ引言
近年来，路交通研究中经常采用的交通模公型主要有流体力学模型、车模型和元胞自动机跟
，
建立换道规则。Ｒｃｅｔ双车道进行了深入研ｉｒ对ｋ
究［，出换道规则必须考虑对称性、４指］随机性和安全性；ｎｓｅ对预期驾驶单车道模型进行了扩Ｋｏｐ
展［，ｓ设计了一种不对称的换道规则，出右车道］指
模型Ⅲ 、Ｉ型和ＷＦ模型Ｎａｃ型能Ｆ模妇ｗ引。Ｓｈ模表现出交通流从自由运动到堵塞的相变行为，是
一
１数学模型
ＮａｃＳｈ模型是时问和空问都离散的交通流模型。车辆随机分布在长度为Ｌ的一维离散的元胞
种基本的一维交通流ＣＡ。与单车道相比，车道Ｃ的重要内容就是双Ａ
链上，个元胞在任意时刻最多只能由一个车辆每占据。以ｎ２，．ｄ分别表示第辆车在ｔ７ｉ时刻的速度、处元胞位置和车间距，中 ∈０１ … ，所其，，

基于速度密度特性的元胞自动机城市交通流模型

ｏｅｓｄ．ＴｈｍｐｒｖｄｍｏｅａｉｅｉｏｅｄｌＣｓｍＭａｅｕｂａｒｉｏｐｅｆｒｂｅ．Ｔｅｐｐｒｉｔｏｕｅｌｙａｃｌｔｃｎｔｒａｒｄｔ￣ｃｆｗｒｅａｌｈａｅｎｒｅｓｔｅｄｎｍｉａｔｅｎｏａｌｄ１ｉ
摘要：针对城市道路路段上车流的流量和密度之间的特性，道路元胞自动机交通流对模型进行了改进，Ｃ使Ａ模型能够较好模拟城市道路交通流．出了网格动态调整算提法，算法根据模型模拟的路段流量和密度计算车辆平均通行距离，该并以此距离动态调整ＣＡ模型的格子长度．照城市道路路段上车辆速度的统计分布规律，按以路段的车流速度密度模型输出作为下步模拟的平均车速，过车辆速度的分布范围确定车辆加速通减速的概率，对模型车速进行更新．选择５０米长的城市主干道上的一条车道，用本０利文改进的ＣＡ模型进行模拟，模拟结果表明：该模型在车速为３～６０５公里／小时范围内，能较好模拟城市道路上车流的运行特性．改进后的ＣＡ模型，用于对城市道路上中速适ຫໍສະໝຸດ Ｖ０．Ｎｏ．１６３
Ｊｎ２ｏｕｅ０６
文章编号：１０ — ４（０６３０７ — ０９６４２０）０—０１４７０
基于速度密度特性的元胞自动机城市交通流模型

基于元胞自动机的动态路段走行时间计算模型

ＷＡＮＧＨｏｎｇｌｉｎＪＩＡＯＰｅｎｇｐｅｎｇＳＵＮＷｅｎｂｏ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＴｒｎｓ０ｒｆ口０Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃ１ｉｎｋａｔａｎｙｔｉｍｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｅｎｔｅｒｉｎｇａｎｄｅｘｉｔｉｎｇｔｒａｆｆｉｃｖｏｌｕｍｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ
ｃｒｅｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｖｅｌｔｉｍｅｏｎｄｙｎａｍｉｃｌｉｎｋｓ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｏｄｅｌｏｆｔｒａｖｅｌｔｉｍｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｎｄｙｎａｍｉｃｌｉｎｋｓｕｓｉｎｇｃｅｌ — ｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｔｒａｖｅｌｔｉｍｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｅｎｔｅｒｉｎｇｔｈｅ
走行时间的主要影响因素；根据累积驶人驶出车辆数曲线可以直接求出动态路段走行时间，能够为动

城市交通系统动力学特性研究_带信号灯控制的一维元胞自动机模型研究

第16卷　增刊3 广西工学院学报 V ol.16　Sup3 2005年10月　JO U RN A L OF GU AN G XI U N IV ERSIT Y OF T ECHNO L OG Y Oct.2005文章编号:1004-6410(2005)S3-0021-03城市交通系统动力学特性研究——带信号灯控制的一维元胞自动机模型研究交通运输　012班　2001021234　赵路敏指导教师:向　宇摘　要:元胞自动机的交通流模型以简单的规则反映交通过程中实际存在的各种复杂因素,并能在计算机上方便实现,从而可以演示这些因素对城市交通系统动态特性的影响。

本文系统阐述了元胞自动机在交通流上的应用,以元胞自动机理论为基础,把车辆在路段上运动的变化规律表述为元胞自动机的演化规则,建立了基于元胞自动机理论的交通流模拟的N S模型,并利用M at lab语言实现了带信号灯控制的一维元胞自动机模型的仿真。

关　键　词:交通流;元胞自动机;计算机仿真Abstract:T he Cellular Autom ata traffic stream mo del can reflect var io us com plicated factor s existing in traffic process w ith a simple rule,and also can be realized w ith com puter,thus it can illustrate the effect of facto rs o n the urban tr affic behavior conveniently.T his paper sy stematically intr oduces the application of the models and the theories of the cellular autom ata theory for the traffic stream mo dels,and describes the mo ving character o f vehicles as changing rules of cellular auto mata.One simulating prog ram w ith lang uag e is w ritten,it is m ainly used to apply to the research of one lane Cellular Autom ata controlled by traffic light.Key words:tr affic stream;cellular automata;co mputer simulation引言近20年来,世界各国虽然基本建成了现代化道路网,但随着经济的发展,路网通行能力已经满足不了交通量增长的需要,交通拥挤、道路阻塞和交通事故频繁发生正在越来越严重地困扰着我国的大、中城市。