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用元胞自动机模型研究混合交通流的特性

李启朗  
【摘要】:元胞自动机是研究非线性复杂系统的有效工具,有着广阔的应用前景。由于元胞自动机模型在时间、空间和状态上均为离散的,近年来它被用于交通流研究,形成了一系列元胞自动机交通流模型。元胞自动机交通流模型由于其算法简单、并行程度高、物理图像清晰、容易考虑各种实际因素,因此被广泛用于各种交通现象的研究,并取得了大量的研究成果。本文在前人工作的基础上,考虑了现实中的交通流特点,研究了单车道及其路网的问题。 本文首先在单车道元胞自动机交通流模型的基础上,在周期边界条件下,考虑驾驶员的特性,即激进驾驶员驾驶的车辆具有较小的刹车概率,谨慎驾驶员驾驶的车辆具有较大的刹车概率,研究了由激进驾驶车辆和谨慎驾驶车辆构成的混合交通流的特性。结果表明:激进驾驶车辆和谨慎驾驶车辆的混合比例及它们的刹车概率对混合交通流的临界密度和流量有很大的影响,揭示了交通流基本图上存在弥散数据分布的一个主要因素。 然后在周期边界条件下,根据最大速度不同来表示车子的性能即快慢车,研究了它们的混合比例对十字路口的元胞自动机模型交通流的影响。模拟结果表明快车和慢车的混合比例对交通流的影响仅为流量相图中的三个区域,同时随着系统中慢车的增多,这三个区域的范围也在逐步扩大。 最后在周期边界条件下本文采用了无控制下并行更新方式研究了它对十字路口模型交通流的影响,依据局部占有概率的方法进行了讨论并给出了流量的相空间图。与按奇、偶时步更新方式不同的是当速度为1和2时我们的流量相空间图也是五个基本的区域构成的;可是在高速度时(速度大于2)它是由七个基本的区域构成的。


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