[發明專利]一種考慮隨機減速行為的單車道瓶頸交通流仿真方法

在審

• 申請號: 202011278308.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112380702A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 田鈞方;姜悅;朱連強
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

1.考慮隨機減速行為的單車道瓶頸交通流仿真方法，其特征在于，包括步驟：

(1)設置道路場景：設置道路長度為LEN_road，瓶頸位置LOC_rub，瓶頸長度LEN_rub，則瓶頸區域為[LOC_rub,LOC_rub+LEN_rub]；

(2)設置仿真參數：設置總車輛數N_veh以及道路上車輛自左向右的編號，設置每輛車初始時均勻分布在道路上，使用相同的速度VEL₀，設置每輛車的位置LOC_n，設置每輛車的速度VEL_n，設置開始輸出數據時間與結束輸出數據的時間T1，T2，設置開始輸出數據位置與結束輸出數據位置LOC1，LOC2；

(3)判斷車道上是否有車，若有車，則將車道上最前車作為初始更新的車輛，記更新車輛的標號為n；若沒有車，則結束仿真；

(4)更新車輛n的狀態；

(41)設置最大速度限制，即車輛速度不能大于車輛所能行駛最大速度，如下式所示：

其中，表示x的上界為x_max，ACC是車輛的加速度，VEL_max是車輛的最大速度，GAP_n為車輛n在當前時刻與前車的間距，GAP_n＝LOC_n-1-LOC_n-δ，δ是前車軌跡與后車在軌跡在空間上的平移，即前后車所必須要保持的最小距離，timestep是仿真時間步長，VEL′_n，GAP′_n分別表示上一時刻的速度，上一時刻車輛與前車的間距；

(42)設置速度與隨機減速行為相關，即車輛會以概率r_n減速，概率r_n與速度相關，考慮隨機減速后的速度如下式所示：

其中，rand()為隨機產生的介于0-1之間的數，如果rand()r_n，則隨機減速，隨機減速度與ACC相同，如果rand()≥r_n，則不隨機減速，保證速度大于0即可，表示x的下界為x_min；概率r_n如下式所示：

VEL_jam為堵塞速度，VEL_jam設置為ACC*timestep，當速度小于VEL_jam時，車輛會以較大的概率來減速，r_b為常數，當速度大于VEL_jam時，則假定概率r_n與速度相關，其中r_a可取不同的形式，如常數、線性函數r_a＝r₀+r₁*VEL_n、非線性函數

(43)設置瓶頸區域的規則如下：

如果車輛位于瓶頸區域[LOC_rub,LOC_rub+LEN_rub]時，在每個時間步，每輛之前沒有遇到過瓶頸作用的車輛，都有可能以概率r_rub遇到瓶頸的作用；遇到瓶頸作用時，車輛速度將由VEL_n降至p*VEL_n，同時I_rub將由初始值0變為1，p為由于受到瓶頸影響減速后的速度與原始速度的比值，I_rub為之前是否遇到過瓶頸作用，I_rub＝0表示沒有遇到過瓶頸作用，I_rub＝1表示之前遇到過瓶頸作用；瓶頸區域中的每輛車最多只能出現一次速度下降；

(44)位置更新；通過以下式進行位置更新；

LOC_n＝LOC′_n+VEL_n*timestep

(5)每個時間步，每輛車更新完后，若判斷當前仿真時間位于需要輸出的時間段內，且車輛n位于需要輸出的區域內，則輸出車輛n的仿真數據；否則，不輸出數據；

(6)判斷是否存在后車，若存在，則提取后車編號，令n＝后車編號，重復步驟(4)；若不存在后車，則執行步驟(7)；

(7)更新仿真時間，返回步驟(3)。