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.     

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。     

基于模糊控制规则的元胞自动机模型

针对单车道道路交通流提出了一种新的基于模糊控制规则的元胞自动机模型。与NaSch模型不同,新模型中的随机慢化概率是根据模糊控制规则计算得来的。在新模型的模糊控制规则中,将当前车辆的车间距以及其与前车的速度差作为输入因素,经过模糊推理从而计算出当前车辆本时间步的随机慢化概率。经过计算机仿真发现,新模型的基本图和时空图较好地重现了现实道路交通流中的某些宏观特性,如时走时停波、回滞以及亚稳态等现象。     

渐近稳定动态速度上限交通流仿真虚坡模型

一维交通流仿真是人们所关心的热点课题,而元胞自动机方法在近年来已成为人们研究一维交通流建模问题的一个基本方法.人们通过对元胞自动机的规则做出多种变化,获得了不同的模型.尽管如此,元胞自动机方法仍有其不足之处.一是它是一种离散的模型,所给的车辆速度不连续,二是当后车与前车距离较近时,后车仍可作较大幅度的加速或减速,这与实际情况不一致.针对上述问题,在一种原有的基于固支梁挠度曲线的连续的虚坡模型的基础上,令后车接近前车时,允许后车速度上限发生波动,但其幅度向零逼近.对仿真实例进行了试算,得到了满意的结果.     

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。     

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。     

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。     

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。     

考虑前车动态效应的高速跟驰交通流研究

为描述交通中存在的“高速跟驰”现象,在NaSch模型的基础上,考虑了前车的运动特性,并结合驾驶员的驾驶行为差异,建立了考虑前车动态效应的高速跟驰交通流模型（DPM）。通过数值模拟得到了高速跟驰规律,当道路车流密度为0.18时,车道上的高速跟驰率为4.93%;同时,通过分析车辆运动的时空特性,模拟出交通流中自由流、同步流以及宽幅运动阻塞现象;还得出了不同驾驶员占比下的速度-流量-密度的关系;并分析了车辆随时间变化的速度及车头间距波动情况,较NaSch模型有更高的交通稳定性。通过NGSIM数据集及国内实测数据验证了DPM模型的有效性和实用性。     

Spatio-temporal organization of a cellular automaton model for computer network

It was unveiled by Ren et al. [Comput. Phys. Comm. (2001)] that congestion transition emerges in cellular automaton models for computer network and this NaSch network model with Q=1 has similar behaviours as the NaSch traffic model with maximum velocity v_max=1. For these two NaSch models, the main difference lies in a node cell contained in the NaSch network model. In this paper, we will focus on our further investigation on spatio-temporal organization of the NaSch network model. More interesting phenomena of phase transition are discovered. Firstly, fundamental diagram illustrates that when Q>1 for the NaSch network model it is significantly different from its counterpart, i.e. the NaSch traffic model in a road traffic system. The addition of a node cell, which is allowed to have more than one packets, will lead to generating a new phase. Secondly, in order to characterize phase transition occurred in the NaSch network model, an order parameter is presented with the use of the time average density of nearest-neighbor pairs m. The computational results obtained show that criticality will disappear in a strict sense if noise exists. Finally, two other numerical features, i.e. spatial correlation functions G(r) and relaxation times τ, are analyzed so as to deeply describe behaviours near critical points.     

Cellular automaton modeling of computer network

The dramatically increasing growth of computer network has brought us more and more complex systems that reveals plenty of nonlinear complex phenomena. On the other hand, cellular automaton model used to be in the study of a variety of nonlinear and spatially extended systems. This paper proposes a simplified cellular model for computer network, namely the NaSch network model, which is originated at the NaSch model of road traffic. Typically, the NaSch network model is a one-dimension cellular automaton and consists of two kinds of cells, i.e. node cell and link cell. In this paper, the node cell stands for switch nodes in computer network, such as routers and switchers, while the link cell is the abstract of the lines of communication among these switch nodes. The simulation results show that this model indeed captures some of properties of flux of computer networks. The space-time plots illustrate that the randomization in this modeling plays an important role in the emerging of self-organization of congestion. It also demonstrates that the density of packet is another key factor to having influence on congestion. On the contrary, the boundary condition has few contribution to our model.     

基于DEVS的交叉路口建模与仿真

考虑有信号控制的交叉路口内车辆之间、车辆与行人之间的冲突，在离散事件仿真规范（DEVS）框架下构建了交叉路口微观交通仿真模型.以某市典型交叉路口观察数据标定仿真参数，将仿真结果与按《城市道路设计规范》计算得到的通行能力进行比较，验证了模型.在此基础上，首先，仿真分析了不同左转比例对交叉路口通行能力的影响；然后，基于各方向等待通过交叉路口的车辆数目设计了智能绿信比控制策略.仿真试验表明：通行能力随着左转车比例的增加先上升后下降；智能绿信比控制能显著提升交叉路口通行能力，明显降低平均引道延误时间.由此证明仿真模型能真实地模拟交叉路口各因素间的相互作用，且易于扩充，通用性强，能够用于其它智能交通问题的研究.     

基于混合整数规划的智能网联车冲突区时序优化模型

智能网联车的大规模应用为交通冲突区域的优化与管理提供了新的机遇和挑战.为保证冲突区域车辆的汇入安全,提高冲突区域车流的运行效率,引入优化时间区间的概念,以车辆平均延误为优化目标,车辆通过冲突区域的最小安全时间间隔为约束条件,构建车辆进入冲突区域时序的混合整数线性规划模型.为研究不同流量状态对模型结果的影响,设计不同流量场景的数值仿真实验.结果表明:与不优化时序相比,所提出的模型和算法能够有效地减少车辆的延误和油耗,且最大能够减少54.23%的车辆延误和34.36%的燃油消耗.     

交通微观仿真中车辆走行死锁问题研究

模拟交通冲突是道路交通微观仿真中的实现难点。该文描述了由于机动车辆对固定冲突点竞争而引起的“死锁”现象,分析了这种现象的产生机理。在评述现有解决方法的基础上,结合交通冲突的方式和固定冲突点的分布情况,给出了死锁模型和典型情况下预防死锁的算法,同时设定时间参数和车流量参数以便进行路口通行能力评价。最后针对有交通信号控制的十字路口进行仿真编程实现,仿真结果表明本算法对于机动车辆在固定冲突点的死锁预防是可行的,仿真效果与实际的车辆走行情况相吻合。     

规则网络上提高交通处理能力不同路由策略研究*

针对交通拥挤问题,提出了一个基于随机选择最短路径的简单交通流模型,并研究了这个模型的动力学行为。为了提高规则网络上的相变点的值,提出了几种改进的路由策略,并作了详细的仿真对比研究。最后,给出了更好的提高网络整体性能的路由策略,并提出了应对交通问题的一些合理性建议。 结果显示,规则网络上交通流存在一个从自由相到拥塞相的相变。相变点的值可以用来衡量网络处理交通流的能力。     

面向车载容迟网络的连通性建模与仿真研究

针对车载容迟网络连通性建模进行了研究。首先假设车辆驶入道路的过程服从泊松分布,以及车辆在道路上的行驶速度服从正态分布。继而对基于泊松过程的车间时距分布进行推导,并以此导出行驶车辆在道路上的连通概率。为了验证所提假设和连通模型的正确性和有效性,以欧洲城市卢森堡在7:30 a.m.~8:30 a.m.时间段内的交通数据为实验场景,在城市交通仿真平台（simulation of urban mobility,SUMO）对车辆速度的概率分布、车辆到达率、道路中的平均车辆数及网络连通概率进行了理论计算和仿真实验分析。实验结果表明理论模型的计算值和仿真结果是一致的,所提出的假设和连通模型具有合理性和正确性。     

基于超级连通的图像分割方法及其应用

由于同一车辆的色彩多样，不同车辆的外形、色彩完全一致以及色彩相近的车辆并行等原因，将给图像分割造成困难：一方面可能把一个车辆目标分割为几个，男一方面可能把几个车辆目标合为一个，为此，充分考虑分割后的图像目标同时具备独立性和完整性，提出了基于模糊数学理论的图像区域超级连通的定义，构造了图像目标的超级分割算法，将该算法应用于车流量检测系统进行实际测试，实测结果表明，新算法提高了统计精度，是可行的。