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《长安大学》 2011年
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基于元胞自动机和模糊控制的交通流模型研究

盛春  
【摘要】:随着国民经济的发展,人们对各类交通的需求也不断增加,交通问题现在己经成为世界各国最为关注的重要问题之一。交通流理论研究的目标就是要建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型,以揭示交通流运动的基本规律,从而预防和缓解交通堵塞,为社会的和谐发展提供基本的保障。开展交通流理论的研究,不仅具有深远的科学意义,而且还具有重要的工程应用价值。 基于元胞自动机的交通流模型作为一种新兴的交通流微观模型,在保留了复杂交通系统的非线性特征的同时,还具备计算机模拟速度快、规则灵活多变等诸多优点,已经被交通科学家广泛采用。 本文在元胞自动机理论的基础上,对元胞自动机交通流模型的建模、仿真以及研究方向等方面进行了研究,主要包括以下内容: 首先,在NS模型的基础上提出了一个改进的元胞自动机模型来模拟周期性边界条件下单车道上的交通流。考虑到不同速度应该有不同的安全车问距、反应时间和减速距离,根据车辆的速度以及车辆与前方跟驰车辆之间的间距来确定该车的运动,这样就可以间接地反映出前方跟驰车辆对当前车辆的影响。通过引入不同的安全间距就可以描述以不同速度运动的车辆接近前方车辆时的减速行为。 由于不同的安全间距的引入,并且考虑到速度的差异,因而可以较好地描述交通流中的不同现象,可以对车辆微观运动进行更合理地描述。 另一方面,为了使基于元胞自动机的交通流模型更加贴近实际,本文探索建立了一种基于模糊控制的元胞自动机模型。考虑到实际交通条件下司机对于速度、距离等信息的感知是模糊的,可以将模糊推理机制引入到车辆的随机慢化过程中。在模糊控制规则中,将当前车辆的车间距和车辆的速度以及驾驶员的反应时间列为模糊控制器的输入元素。经过一系列的模糊推理,最终推算出当前车辆本时刻的随机慢化概率。 通过计算机的仿真,可以发现:与NS模型相比,车辆的随机慢化概率不再是固定不变的,而是根据车辆的间距、车辆的行驶速度以及驾驶员的反应时间所决定的,因此可以更好地体现实际交通环境对司机的驾驶行为的影响。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U491.112

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