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。     

道路网元胞自动机交通流仿真研究

对于交通流移动对象的模拟,论述了现有模型的不足,并提出基于道路网的元胞自动机模型（RN-CA）。该模型不仅模拟移动对象在交通流中的行为,还引入不同类型道路和车辆情况下的发车、跟车、超车和矫正模型,使模拟更精确、可靠。采用Dijkastra算法,综合考虑道路长度、车道数、流量、平均速度等因素动态计算最优行驶路径。对于行车时间预估,采用模拟加预估的方式,综合考虑当前和历史路况。为了改进系统的性能,系统采用可调节线程数目的模拟方式。     

一维交通流仿真变长度虚坡模型

元胞自动机方法反映了交通流问题的一些主要特征,但仍有其不足.特别是元胞自动机不能有效反映车辆行驶惯性,给出连续变化的车辆速度.虚坡模型能给出连续的车速,但原有虚坡模型中虚坡长度保持不变,易于造成车辆分得太开或相靠太近的情形.为了提高速度精度和改善车流问题,提出变化虚坡长度的概念,确保车辆的加速度不超过限定值,同时又能保证车辆在慢速行驶条件下安全且充分地接近.对一个具有2200辆车的较大规模问题进行了仿真计算,结果表明模型能为实际运行提供参考.     

中观交通流建模与系统仿真研究综述*

在简要描述了宏微观交通流仿真的建模思路和仿真软件开发情况的基础上,重点对近四十年来中观交通流仿真建模的研究成果进行了总结和归类,并对不同中观仿真模型的优缺点进行了比较;最后指出了中观交通流建模与仿真的研究方向。     

基于元胞自动机理论的快速公交系统能耗研究

交通运输能源消耗已经成为决策管理者高度关注的信息。采用元胞自动机（CA）理论研究了快速公交系统能耗问题,以元胞自动机NaSch交通流模型为基础,通过结合动能定理,建立了快速公交系统的元胞自动机能耗动力学仿真模型。并以目前建设的兰州市快速公交系统为例,仿真研究了周期性边界条件下,不同行车密度、不同停靠站时间以及驾驶员行为差异下随机慢化对快速公交车系统能耗的影响,得到了相应的定量分析结论。仿真结果表明,快速公交车辆停靠站时间越长,拥堵的范围越大,路面交通流能耗损失越小,对应的流量、速度也越小,系统越早进入堵塞相。     

元胞自动机模型在五道口交通流中的应用

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。     

改进的元胞自动机列车交通流仿真模型研究

在既有元胞自动机模型的基础上,针对移动闭塞系统下列车追踪运行的特点提出一种改进的元胞自动机模型,该模型有效解决了既有模型中列车速度变化的不合理问题,提高了模型的准确性和可靠性。应用该模型获得了移动闭塞系统下列车流的相位图,并分析了移动闭塞系统中线路上快慢车开行比例及开行速差等因素对线路通过能力及列车平均速度的影响。研究结果表明,车站对列车流具有调和的作用,能够使列车流得到一定程度的同化。此外,减小快慢车速差可以有效增大线路的通过能力,而增加快车开行比例,则能够显著提高所有列车的运行效率,从而保证整个系统的高效运营。     

基于元胞自动机模型的交通流混沌仿真研究

研究一维元胞自动机模型——Nagel-Schreckenberg（NS）模型的交通流混沌问题。用Matlab程序产生交通流时间序列,在一定参数组合情况下,仿真研究了交通流车队中前后车辆之间车头间距的变化过程,并在此基础上讨论了车辆密度和车辆减速概率的变化对交通流运动状态的影响。结果表明,当车流密度超过某一值时,NS模型仿真出的交通流会产生混沌现象;而交通流混沌产生的根本原因在于交通流的内在随机性,其中车辆不规则的加速、减速是这种内在随机性的主要因素。     

基于元胞自动机的交通流计算机模拟

元胞自动机是把复杂系统量化为简单的个体,在元胞自动机模型中.空间、时间都被离散化,每一个相互作用的单元仅为有限的状态.以元胞自动机理论为基础,把车辆在路段上交通流中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模型,标定了元胞长度和最大速度等参数,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;并利用C语言编程实现模拟.模拟结果符合实际交通流的特点.     

一种交通流的元胞自动机模型及分析

利用元胞自动机模型对十字路口进行模拟,并且对十字路口的交叉口内的元胞建立了新的规则。把整个系统(十字路口)划分为3个区域,利用这3个区域的车辆流之间的关系,得出了整个系统的车辆密度和平均速率之间的关系。     

基于元胞自动机的应急疏散系统仿真研究

分析了紧急情况下人员疏散的难点,提出了应急系统人员疏散策略,设计了一种基于CA的人员疏散模型.通过模型仿真,分析模型中相关参数对疏散效果的影响,在此基础上对人员疏散模型中地场方法进行改进,模拟结果表明,基于CA的应急疏散仿真能够很好的模拟建筑内人员应急疏散行为及紧急事件的发展情况.同时该仿真方法具有直观性、灵活性和可扩展性,为应急管理研究提供了一个很好的研究思路.     

元胞自动机可逆性研究

元胞自动机是对复杂适应系统建模的重要理论工具。可逆性是元胞自动机的一个重要属性,是模拟物理可逆空间的必要条件。本文介绍元胞自动机的基本概念、可逆性和可计算性,并介绍一维可逆元胞自动机可计算的证明思路。     

基于自主代理和元胞自动机的交通流模型

提出一种新的元胞自动模型用以模拟单道高速车道的交通流动。一个机动车驾驶单元可以抽象为一个自主代理。模型集中于多种代理的提前相互作用和物理限制(特别是加速、减速能力)。物理限制通过加速减速的双向状态实现。给出了基本图、速度位置图、速度时间图和相位图,并利用互相关函数来辨别自由流和同步流。模拟结果显示这个模型能够描述大部分实际观测的结果。     

基于元胞自动机的多车道机非混合道路交通流

车辆的行驶受到本车道以及邻近车道前后邻近车辆的影响,在城市交通中机非混合对车辆行走的影响尤为复杂。通过研究路段上机非混合通行交通流的本质特性,综合考虑非机动车对机动车换道规则及加减速规则的"摩擦"和"阻滞"干扰影响,建立描述路段混合通行道路交通流的元胞自动机(CA)模型,从不同的机非混合比例下道路交通流的流量、速度变化情况,流量与车辆到达率关系,交通流相位相变等方面仿真模拟混合交通流的机非干扰机理。     

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。     

基于细胞自动机的生长系统仿真模型研究

该文定义了一种广义生长系统,给出了其微分方程模型,在此基础上提出了一种基于广义生长系统生长机理和微分方程模型的细胞自动机仿真模型的设计方法,并利用此方法设计了广义生长系统的细胞自动机仿真模型(GCASM)。GCASM采用维的细胞自动机作为生长空间,采用Moore邻域作为其细胞邻域,演化规则根据生长系统生长机理和微分方程模型设计,GCASM细胞代表一个由广义生长系统状态变量确定的特定值。对GCASM进行的统计特性分析结果显示,模拟生长系统的细胞自动机仿真模型在数学期望意义下与所模拟的生长系统的动力学微分方程模型具有较好的一致性。     

Modeling Passengers Boarding in Aircraft Using Cellular Automata

Aircraft are profitable to their owners as long as they are in the air transporting passengers to their destinations; therefore it is vital to minimize as much as possible their preparation time on the ground. In this paper we simulate different boarding strategies with the help of a model based on cellular automata parallel computational tool, attempting to find the most efficient way to deliver each passenger to her/his assigned seat. Two seat arrangements are used, a small one based on Airbus A320/Boeing 737 and a larger one based on Airbus A380/Boeing 777-300. A wide variety of parameters, including time delay for luggage storing, the frequency by which the passengers enter the plane, different walking speeds of passengers depending on sex, age and height, and the possibility of walking past their seat, are simulated in order to achieve realistic results, as well as monitor their effects on boarding time. The simulation results indicate that the boarding time can be significantly reduced by the simple grouping and prioritizing of passengers. In accordance with previous papers and the examined strategies, the outside-in and reverse pyramid boarding methods outperform all the others for both the small and large airplane seat layout. In the latter, the examined strategies are introduced for first time in an analogous way to the initial small seat arrangement of Airbus A320/Boeing 737 aircraft family. Moreover, since in real world scenarios, the compliance of all the passengers to the suggested group division and boarding strategy cannot be guaranteed, further simulations were conducted. It is clear that as the number of passengers disregarding the priority of the boarding groups increases, the time needed for the boarding to complete tends towards that of the random boarding strategy, thus minimizing the possible advantages gained by the proposed boarding strategies.