[發明專利]一種雙車道環形交叉口元胞自動機模型的構建方法

在審

• 申請號: 201811321362.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109543255A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 李鋒;邱新伐
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開了一種雙車道環形交叉口元胞自動機模型的構建方法，包括以下步驟：S1：搭建一環形交叉口，在入口處隨機生成車輛；S2：將所述環形交叉口用若干離散的元胞表示；S3：車輛按照行駛規則和預定信息在環形交叉口行駛，車輛在所述環形交叉口按時間步長演化，每一時間步長所述車輛在所述道路中沿一定方向前進若干元胞。本發明相比于現有的元胞自動機交通流模型，在模擬過程中車輛數能夠動態、隨機的增加或減少，使模擬結果更符合實際的交通情況；相比于現有的元胞自動機交通流，本發明的行駛規則和變道規則等更接近實際情況，能夠準確地模擬環形交叉口交通情況。

技術領域

本發明涉及元胞自動機模擬交通流領域，更具體地，涉及一種一種雙車道環形交叉口元胞自動機模型。

背景技術

隨著我國機動車保有量的快速增加，道路容量遠遠不能滿足車輛運行的需求，這樣使得道路越來越擁堵。交通擁堵不僅使得人們的出行受到一定的影響，還造成了巨大的經濟損失。車輛擁擠和堵塞多數發生在城市道路相交路口，因此，交叉口的擁堵是造成交通擁堵的主要因素。由于環形交叉口在改善交通狀況、減緩擁擠和降低事故方面的突出特點，使其成為控制交叉口車輛運行的一種常用設計。對于駛入環形交叉口的各種車輛可以連續不斷地按照指定方向行駛，減少了車輛在交叉口的延誤時間，環道上行車只有分流與合流，不僅消滅了沖突點而且提高了行車的安全性。

交通流計算機模擬是研究交通流特征的重要方法，目前常用模型有連續模型、車輛跟馳模型、車輛排隊模型、元胞自動機模型等。元胞自動機模型將連續的空間和時間進行離散化處理，用有限的元胞數量和簡單的演化規則來模擬真實事物的運轉和發展過程。由于交通元素從本質上說是離散的，用元胞自動機模型來研究交通，就避免了離散-連續-離散的近似過程，更符合實際的交通現象，因而用來描述實際的交通現象具有獨特的優越性。元胞自動機因其簡單性以及描述實際交通現象獨特的優越性，被廣泛用于模擬各類交通問題，并取得了較好的效果。

在城市道路中，大型車、中型車、小型車等多種車型在環形交叉口混行的現象較為普遍。但是，現有的元胞自動機模型都對交通的局部規則進行了大量簡化，很難真實反映交叉口復雜的車流運行狀態，這大大降低了模型在交通仿真中的真實性。因此，確有必要提供一種基于元胞自動機模型的雙車道環形交叉口的交通流仿真模型。國內外學者對此也做了大量的工作，關于環形交叉口的交通流的研究，出現了很多模型和算法，但很少應用元胞自動機對環形交叉口進行研究和分析。即使有，大都只考慮單環道的交通流，而且由于環形交叉口各交通流的復雜性，對速度進行了大量的簡化，只考慮快、慢兩種速度的影響，與實際情況具有較大的差異。另外，現有模型中環形交叉口的車輛數保持不變，增加了模型模擬結果與真實情況的差異。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種雙車道環形交叉口元胞自動機模型的構建方法。

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。

本發明的首要目的是在模擬過程中能夠隨機的增加或減少車輛數，符合實際的交通現象，克服運用周期性邊界條件模擬時與實際情況的差異，有效提高模擬結果的準確性。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種雙車道環形交叉口元胞自動機模型的構建方法，包括以下步驟：

S1：搭建一環形交叉口，在入口處隨機生成車輛；

S2：將所述環形交叉口用若干離散的元胞表示；

S3：車輛按照行駛規則和預定信息在環形交叉口行駛，車輛在所述環形交叉口按時間步長演化，每一時間步長所述車輛在所述道路中沿一定方向前進若干元胞。

優選地，步驟S1中環形交叉口由內環道路、外環道路、四個單車道的進口道路和四個單車道的出口道路組成。

優選地，步驟S2的元胞對應一定的實際長度，在任一時刻，每個元胞可能為空或被車輛占據。