元胞自动机车辆行驶规则模型确定探究.pdf
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2022-07-14
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元胞自动机车辆行驶规则模型确定探究
1. 前言
由于城市空间的局限性和机动车增长的快速性，以加强交通流组织和管理取
代道路扩建已经成为缓解道路交通问题的主要手段。
在对交叉口车流的研究中，学者们普遍认为左转车流是产生冲突延误和交通
事故的重要来源，而调头车流与多个方向车流存在冲突。因此，通过合理确定调
头位置，对提高左转车道通行能力，甚至是整个路口的通行能力，具有重要的实
际应用意义。
2. 基于元胞自动机的车辆行驶规则模型的确定
元胞自动机实质上是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空
间上，并按照一定的局部规则，在离散的时间维度上演化的动力学系统。本文通
过引入 Rickert 等人提出的对称换道规则，将单车道的 NaSch 模型扩展到双车道
系统中，验证调头车流对左转车流的影响，并以车辆平均排队长度和单位时间车
流量为指标评估不同调头位置的优劣，进而确定最佳的调头位置。
2.1 加减速规则
道路被划分为离散的格子（即元胞），每个元胞或者是空的，或者被一辆车
占据，每辆车的速度可以取 0，1，2···， ， 为最大速度。在 的过程中，模型
按如下规则并进行演化。
Step1：加速， ；对应于现实中司机期望以最大速度行驶的特性。
Step2：减速， ；驾驶员为了避免和前车发生碰撞而采取减速的措施。
Step3：随机慢化，以概率 ， ；由各种不确定因素（如路面状况不好，驾
驶员的不同心态等）造成的车辆减速。
Step4：运动， ；车辆按照调整后的速度向前行驶。
式中， 分别表示 车的位置和速度， 表示车辆长度， 表示 车和前车 之间
空的元胞数。
2.2 进入冲突区域后的行驶规则
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