[發明專利]一種微觀交通仿真的非機動車道混合交通流模型構建方法

在審

• 申請號: 201910584327.0
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110472271A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 周世杰;嚴浩;吳春江;樂代波;鄭皓文;潘鴻韜;陳虹潔;王媛媛;范煜;向城成;劉高峰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;四川浩特通信有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G08G1/01
• 代理公司: 51214 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 管高峰<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種微觀交通仿真的非機動車道混合交通流模型構建方法，包括：建立包含非機動車和行人的多車道元胞自動機模型；在多車道元胞自動機模型基礎上建立交通流模型。本發明的微觀交通仿真的非機動車道混合交通流模型構建方法構建的交通流模型融合了非機動車和行人。

技術領域

本發明涉及交通技術領域，尤其是一種微觀交通仿真的非機動車道混合交通流模型構建方法。

背景技術

隨著城市交通的快速發展，方便了人們的出行，但交通擁堵的現象越來越嚴重。微觀交通仿真系統通過建立道路網絡模型、車輛行為模型對交通運行狀態進行仿真，通過對仿真過程中的車輛運行情況對整體的交通運行效率做出量化的評估，為交通預測、疏導以及交通信號控制等相關研究提供實驗平臺。

我國的城市交通除了機動車道上的各種各樣的機動車，還有許多非機動車和行人，它們通常行駛在非機動車道上，非機動車道與機動車道一般會有隔離設施，道路常見的非機動車有：電動自行車和自行車，由于非機動車非常適合短距離的出行，所以這些年增長的速度也十分快，包含電動自行車、自行車和行人的混合交通流在城市中是十分普遍的現象，所以研究非機動車道的混合交通流模型有十分重要的意義。

非機動車具有行駛線路不固定、行駛時搖晃、換道頻率高等特點，行人具有多人一起行走、行走路徑不穩定、可能停止甚至調頭等特性，這些特點使得動力學跟馳換道模型不適合描述這些復雜動作。元胞自動機模型因為其靈活、離散、算法簡單、在計算機上易于實現的特性，非常適合描述非機動車和行人的運動特性。

元胞自動機(cellular automaton,CA)模型不同于連續的通過微分方程來研究的跟馳模型，該模型中將車道分為一個個離散的格子，每個格子至多包含一輛車。

Schreckenberg和Nagel提出了經典的元胞自動機模型NaSch模型，在該模型中，x_n-1(t)和x_n(t)分別代表前車n-1和后車n在時間t的位置，d_n(t)代表前車n-1與后車n之間的距離，d_n(t)＝x_n-1(t)-x_n(t)-1。V_max為車輛最大的運行速度，車輛n在時間t的速度為v_n(t)，v_n(t)的大小在[0，V_max]之間的整數，p_n(t)為車輛n在時間t的慢化概率，代表減速概率。在時間從t到t+1 的過程中，NaSch模型的運行規則如下：

(1)加速過程。根據對駕駛人的行為研究，發現駕駛人會以最快的速度行駛。車輛v_n(t)如果小于最大速度V_max，車輛將提速，但速度應該小于最大速度，如果速度等于最大速度，則保持不變，則公式如下：

v_n(t+1)＝min(v_n(t)+1，V_max)

(2)減速過程。當車輛在單車道行駛或在不能超車的情況下，由于受到與前車距離的影響下，車輛會保持原速度或者減速，則公式如下：

v_n(t+1)＝min(v_n(t+1)，d_n(t))

(3)隨機慢化。由于特別的因素(如駕駛人的形態改變、路面情況較差等) 使車輛減速。則公式如下：

v_n(t+1)＝max(v_n(t+1)-1，0)

(4)運動。根據調整后的速度計算t+1時間的位置。公式如下：

x_n(t+1)＝x_n(t)+v_n(t+1)