由交通事故车引起堵塞点的双车道交通模拟1_免费下载.doc

由交通事故车引起堵塞点的双车道交通模拟 1 介绍 随着现代社会的发展，交通流和行人流受到很大的关注。目前有两种方法，宏观模型和微观模型。其中元胞自动机模型是最有效的模型之一。它可以提供交通系统中简单的物理图像，而且很容易改变一下模型来处理不同的交通现象。 尽管现在许多的研究考虑单车道一种类型车辆的均匀系统，但是现实的交通经常是非均匀的系统，车道一般是多车道。所以许多由NaSch模型的扩展的双车道模型被提出，其中由Chowdhury提出的扩展模型被应用到许多交通仿真中。这些模型对于换道规则和两种类型的车辆被分为对称和非对称模型。 在这篇文章，用元胞自动机模型来研究带有交通事故车的双车道交通现象。分别采用了对称换道规则和非对称换道规则对这种交通现象进行研究。在数值模拟后给出了基本图和时空图，得出了一些有意义的结论。 这篇文章分为一下几个部分：在第二章，介绍了单车道的NaSch模型和由Chowdhury提出的换道规则，以及用基本图和时空图的形式得出了非均匀交通系统的一些特点。在第三章，给出了由交通事故车引起堵塞点的双车道模型，其中包括堵塞的过渡和换道频率。在第四章总结得出了一些结论。 2 交通流基本元胞自动机模型 2.1 单车道Nasch模型 由Nasch提出的最简单的元胞自动机模型定义如下：道路被分成由许多元胞组成，每一个车辆占据一个元胞。每一个元胞要么为空，要么被一辆车所占据。每一个元胞的状态为v，v在0和最大速度vmax之间取值。最大速度对不同的车辆取值也不同。定义vn和xn分别为第n辆车的速度和位置。dn为第你辆车前面空的元胞数,。每一辆车的运动状态由简单的更新规则所决定，系统的更新才用并行更新。所以系统在t+1时刻的状态可以通过一些更新规则由t时刻的状态得到： （1）加速: （2）为了避免发生事故减速: （3）随机慢化: （4）位置的更新: 对于以上简单的规则，这些模型可以再现现实交通中的基本现象，例如交通堵塞的发生。 2.2 由Chowdhury提出的非均匀交通下的双车道元胞自动机模型 为了把Nasch模型扩展到多车道交通中，把车道变换规则引入到模型中。这里我们考虑双车道交通，采用由Chowdhury提出的车道对称换道规则和非对称换道规则。更新步骤分为两个部分：车辆换道，车辆根据换道规则并行换道；另一个就是车辆向前运动，每一辆车在当前车道的速度和位置的更新遵从Nasch单车道模型更新规则。 2.21 对称换道规则 如果左车道没有作为缺省车道，自然考虑对称换道规则。也就是说，对于车辆以及对于车道车辆状态的更新规则是对称的。满足更新规则后车辆换道还有一个概率： 换道动机: 安全条件: 这里和 分别是当前车辆和目标车道前车的距离，和目标车道后车之间的距离。 是目标车道后车的最大可能速度。为了方便起见，在整篇文章中假设为1。 2.2.2 非对称换道规则 在非对称模型中，对于车辆（不同类型的车辆遵从不同的车道变换规则）以及对于车道（车辆从左车道到右车道的移动规则与从右车道到左车道的移动不同）而言，车辆更新状态的规则是非对称的。左车道和右车道对应着快车和慢车。非对称变换规则被分为两个部分： （1）慢车从右车道到左车道的移动规则和上面讲的非对称模型中的规则是相同的。而快车从右车道到左车道的移动规则如下： （i）换道动机： （a）当当前车道车辆的前车是快车 （b）当当前车道车辆的前车是慢车 （ii）安全条件： （2）从左车道到右车道的移动规则： 对于慢车： （i）换道动机： （ii）安全条件： 对于快车： （i）换道动机： （a）当目标车道上前车是快车 （b）当目标车辆的后车是慢车 （ii）安全条件 当前车道上更新车辆的速度和位置的规则遵从Nasch单车道模型的更新规则。 3 由事故车引起堵塞点的双车道模型 3.1 模型的概述 在现实的交通中，我们经常发现交通堵塞出现在坏了的车或者事故车的后面。这些车可以被看作一个堵塞点。当后面的其他车辆到达被事故车占据的位置时，他们将会停止或者换到另外一个车道上。从而堵塞就会发生。这里基于Chowdhury提出的双车道模型，我们提出了一个由于交通事