交通元胞自动机计算机模拟模型的研究

主要介绍了元胞自动机的基本理论,分析了元胞变换的原则;详细探讨了元胞自动机在道路交通模拟中的应用,设计出了交通元胞自动机的结构,分析了交通元胞自动机所采取的状态变换原则,建立了一维（单车道）交通流模拟模型;论述了元胞自动机的发展及在道路交通模拟中的研究前景。     

一维单车道交通流元胞自动机模型综述

随着交通流模拟的需要及智能交通系统的发展,出现了基于元胞自动机理论的交通流模型。交通流模型是交通理论研究的重要问题,交通流元胞自动机模型的出现和发展为交通流理论的研究提供了一种新的方向。文章主要介绍了单车道交通流元胞自动机模型,并对元胞自动机模型的发展提出了展望。     

基于元胞自动机的中尺度交通模拟——以徐州市为例

元胞自动机应用于微观交通系统分析已经相对成熟,但将元胞自动机与城市整体范嗣内交通系统结合进行分析还少有研究.从中尺度上利用元胞自动机思想在城市整体范围内对交通流模拟进行探讨,从而希望为城市交通流的模拟分析提供一个新的研究思路.该研究通过分析对交通量产生影响的土地单元利用属性提出了车辆生成灭失模型,并列举阐述了模型的相关属性.然后建立了车辆引力度模型确定车辆的行驶路线,以及详细提出和建立了车辆行驶模型等.最后利用基于以上模型编制的程序系统模拟徐州市主要道路交通流状况,在模拟城市交通流的同时对模型系统模拟的真实性进行了分析.     

基于元胞自动机的中尺度交通模拟——以徐州市为例

元胞自动机应用于微观交通系统分析已经相对成熟,但将元胞自动机与城市整体范围内交通系统结合进行分析还少有研究。从中尺度上利用元胞自动机思想在城市整体范围内对交通流模拟进行探讨,从而希望为城市交通流的模拟分析提供一个新的研究思路。该研究通过分析对交通量产生影响的土地单元利用属性提出了车辆生成灭失模型,并列举阐述了模型的相关属性。然后建立了车辆引力度模型确定车辆的行驶路线,以及详细提出和建立了车辆行驶模型等。最后利用基于以上模型编制的程序系统模拟徐州市主要道路交通流状况,在模拟城市交通流的同时对模型系统模拟的真实性进行了分析。     

基于元胞自动机的城市交通流仿真系统

利用元胞自动机理论，建立了单车道及交叉路口交通流模型。为了使用户直观的了解交通运行状况，以便采取有效的优化措施对交通进行管理，设计并实现了城市交通流仿真系统。该系统具有优化功能，能够通过对数据的分析，产生交通管理的优化策略，对优化城市交通提出可供借鉴的措施。     

基于元胞自动机的港湾公交站间距影响研究

公交系统对城市交通流的影响十分显著，在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上，提出了一种考虑公交车辆和港湾式公交停靠站影响的多速混合车辆双车道元胞自动机模型，重新标定了元胞长度、运行车速和随机慢化机制，引入了公交车停靠站，改进了车辆变换车道规则。通过计算机模拟，再现了传统交通流三参数之间的关系，为更好地描述城市混合交通流奠定了基础。     

大型客车影响的双车道多速混合交通流CA模型研究

在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上,结合我国高速公路特点,通过重新标定元胞长度、运行车速、随机慢化机制,制定车道转换规则,构建了周期边界条件下考虑大型客车影响的双车道多速混合交通流元胞自动机模型,并通过计算机模拟分析了速度、密度、流量三参数之间关系,寻找出了大型客车占有率、大型客车随机慢化概率、变换车道车辆数等因素对交通流的影响规律,为合理的组织高速公路交通管理提供了理论依据。     

一种改进的一维元胞自动机交通流模型

在一维交通流元胞自动机NaSch模型的基础上,考虑到不同车辆的驾驶员在敏感驾驶随机减速行为过程中其延迟概率是不同的,从而提出了一种改进的一维敏感驾驶元胞自动机交通流模型。根据所给出的车辆状态演化的并行更新规则进行了计算机仿真,模拟得到的基本图表明,与NaSch模型、SDNaSch模型相比,道路交通流量有较大的提高,而且还展现了亚稳态、相分离等复杂的实际交通现象。     

基于微观变量的交通流算法研究

中国城镇化发展迅速,伴随而来的城市交通状况也日益恶化,早日建成现代化的交通运输系统和交通信息管理系统成为了城市交通战略的首要任务.寻找能够正确描述交通流基本规律的交通流算法,更好地指导局部交通的优化管理和控制,是交通流研究的期望目标.基于微观变量和元胞自动机理论提出交通流算法模型.通过对微观交通流算法的设计及数值模拟,预测理想的交通流及出行分布情况,从而加深了对交通流中各种现象内在机理的认识,使其可以预测出最接近实际情况的交通流,为交通流的仿真和实时交通控制做了基础性的工作.     

基于元胞自动机的洪泽湖洪水蔓延模型研究

分析了元胞自动机的基本原理和构成,利用元胞自动机原理建立了洪泽湖洪水蔓延模型。模型以栅格空间数据结构作为基础,采用二维元胞自动机模型,确定了元胞空间和元胞状态,建立了洪泽湖洪水蔓延的规则,并根据规则以9邻域方式进行元胞状态的更新。选择性地测试了洪水蔓延模型的计算结果,模型计算数据与实际数据的比较表明,二维元胞自动机模型能够更为简单、快速地模拟洪泽湖洪水的蔓延。     

考虑动态速度上限的车辆行驶虚坡模型

研究交通管理问题,针对元胞自动机模型被广泛用于交通流的仿真,但它具有其自身固有的离散性。对仿真中车辆以跬跳的方式前进,使得难以用实验手段检验其计算结果。另外,元胞自动机难以处理道路宽度连续变化的情形。而以固支梁挠度曲线为基础的虚坡模型能有效地体现车辆行驶的连续性并能自然推广于道路宽度变化的情形。但以往虚坡模型中采用的车辆速度上限保持不变,驾驶缺乏灵活性。为解决上述问题,提出通过用固支梁挠度曲线表示不同阶段内的动态速度上限,以表示车辆的源于动力的加减速行为。对一个大规模问题进行了计算,结果表明模型能给出连续的车辆速度,并且能适用于道路宽度变化时的情形,能反映车辆行驶随意性,经仿真结果表明改进模型的优越性。     

城市道路交通流仿真算法研究

将元自动机模型与车流跟随模型相结合，提出了一种全新的道路交通流仿真算法，快速准确地仿真再现了含有4个交叉路口的城市道路交通网络中的车流变化状况。     

应用元胞自动机模型对交通流混沌的研究

该文应用一维元胞自动机多车道模型分析研究交通流系统中出现的混沌现象。文中采用的三车道模型比以前的双车道的模型更具有实用价值。模型中用爱尔朗分布形成换道概率、加速、减速概率，使其能更逼真地再现贴近实际交通流的不确定性。在此基础上，用MATLAB进行了计算机仿真试验，试验中分别记录了车辆在自由运动和在有交通事故发生时的车间距，用非线性分析软件TISEAN计算出该车间距数据序列的lyapunov值，进而论证了交通流中混沌现象的存在性。     

基于演化硬件的交通流模型自适应优化

BML模型是用于研究城市路网结构中交通流特征的细胞自动机模型。基于软件的模拟及演化优化方式存在着运算效率低、优化速度慢等缺陷,极大地限制了交通流模型的实时应用能力。针对这一问题,提出将演化硬件与细胞自动机相结合,实现交通流模型的在线演化。同时对I3ML模型进行了改进,以便能够依据现实车流状况进行交通灯信号的自适应调节。实验结果表明,将演化硬件技术用于交通流模型的自适应优化,对于研制智能交通系统是一种可行的途径。     

Modeling and optimizing traffic light settings in road networks

We discuss continuous traffic flow network models including traffic lights. A mathematical model for traffic light settings within a macroscopic continuous traffic flow network is presented, and theoretical properties are investigated. The switching of the traffic light states is modeled as a discrete decision and is subject to optimization. A numerical approach for the optimization of switching points as a function of time based upon the macroscopic traffic flow model is proposed. The numerical discussion relies on an equivalent reformulation of the original problem as well as a mixed-integer discretization of the flow dynamics. The large-scale optimization problem is solved using derived heuristics within the optimization process. Numerical experiments are presented for a single intersection as well as for a road network.     

转向概率对H型元胞自动机的交通流特性研究

H型路口在城区窄车道处非常易见,以N-S元胞自动机模型为基础,在开放边界条件下,交叉口处车辆转向概率会对交通流产生一定的干扰作用,以此建立H型元胞自动机模型。通过研究转向概率和红绿灯设置对交通流的特性影响,指出量变点的位置与转向概率大小,平均速度有密切联系,红绿灯配时差异减少转向车辆干扰,增加交通流量,同时分析临界转向概率对交通流控制的意义。     

Ptolemy离散事件模型形式化验证方法

Ptolemy是一个广泛应用于信息物理融合系统的建模和仿真工具包,主要通过仿真的方式保证所建模型的正确性.形式化方法是保证系统正确性的重要方法之一.本文提出了一种基于形式模型转换的方法来验证离散事件模型的正确性.离散事件模型根据不同事件的时间戳触发组件,时间自动机模型能够表达这个特征,因此选用Uppaal作为验证工具.首先定义了离散事件模型的形式语义,其次设计了一组从离散事件模型到时间自动机的映射规则.然后在Ptolemy环境中实现了一个插件,可以自动将离散事件模型转换为时间自动机模型,并通过调用Uppaal验证内核完成验证.最后以一个交通信号灯控制系统为例进行了成功的转换和验证,实验结果证实了该方法能够验证Ptolemy离散事件模型的正确性.