專利名稱：基于元胞機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于特定計算模型的計算機(jī)系統(tǒng)，特別是一種基于元胞機(jī)的城市微觀交— 通流仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交通仿真是20世紀(jì)60年代以來隨著計算技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的采用計算機(jī)數(shù)字模型 來反映復(fù)雜交通現(xiàn)象的交通分析方法。交通仿真是計算機(jī)仿真技術(shù)在交通工程領(lǐng)域的一個重 要應(yīng)用。交通仿真是復(fù)現(xiàn)交通流時間空間變化的技術(shù)。交通仿真模型的建立以及交通仿真實(shí) 驗系統(tǒng)的開發(fā)是交通仿真研究的兩個核心內(nèi)容。其中微觀交通仿真模型對交通系統(tǒng)的要素及 行為的細(xì)節(jié)描述程度最高。例如，微觀交通仿真模型對交通流的描述是以單個車輛為基本單 元的，.車輛在道路上的跟車、超車及車道變換行為等微觀行為都能得到較真實(shí)的反映。國外 的交通仿真研究較早，始于20世紀(jì)60年代，其中TRANSYT交通仿真軟件是當(dāng)時最具代表性 的成果。20世紀(jì)70年代至80年代，由于計算機(jī)的迅速發(fā)展，交通仿真模型的精度也迅速提 高，功能也更加多樣。這期間的典型代表當(dāng)屬NETSIMU模型。隨著20世紀(jì)80年代末和90年 代初國外ITS(智能交通系統(tǒng))研究的日益熱門，世界各國都展開了以ITS為應(yīng)用背景的交通 仿真軟件的研究，并達(dá)到了交通仿真研究前所未有的高潮，出現(xiàn)了一大批的評價和分析ITS 系統(tǒng)效益的仿真軟件系統(tǒng)。交通信息的充分利用是智能交通系統(tǒng)有別于常規(guī)交通系統(tǒng)的顯著 特征，各仿真軟件均各有其特點(diǎn)及優(yōu)勢，但也因其研究定位和重點(diǎn)的不同，或多或少地存在 不同的缺陷。例如對于模型描述沒有描述超車現(xiàn)象、對車輛在近交叉口路段的描述較為粗略、 假設(shè)了駕駛員對誘導(dǎo)信息的完全接受等。國內(nèi)在交通仿真方面的研究長期處于一種未受重視 的狀態(tài)，仿真研究較為零散，且往往只局限于解決單一問題，如對二車道公路通行能力的仿 真研究、高速道路入口匝道范圍交通仿真、優(yōu)先控制T型交叉口交通仿真等等。 -由于城市交通路口有著相當(dāng)高的復(fù)雜程度，因此路口仿真一直是交通流仿真中的難點(diǎn)， 尤其在無控制或兩相位控制的四岔、五岔路口由于其間沖突點(diǎn)眾多，更是增加了仿真的難度。 現(xiàn)有的路口仿真解決方案主要有基于N-S模型的一維元胞模型和基于BML模型的二維元胞模 型。前者以N-S模型為基礎(chǔ)來解決路口仿真問題，總體來說都是從功能上將路口分為入口路 段以及出口路段。入口車道對應(yīng)著直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)三條出口車道，Kai Nagel提出車輛在 入口和出口路段應(yīng)遵循多車道的N-S模型，同時該方法對交叉口的處理采用了一個十分簡單 的方法，實(shí)測交叉口的車輛在各個方向的轉(zhuǎn)彎概率，以及路口的延誤時間，根據(jù)這個兩個參 數(shù)，從入口車道取出車輛插入到出口車道、。但是這一簡單規(guī)則，弁沒有考慮到交通信號燈、 停車線等交通設(shè)施的影響。，
而BML模型致力于用二維元胞自動機(jī)模型解決路口仿真問題，該模型從宏觀角度對城市 路網(wǎng)進(jìn)行研究，將整個城市路網(wǎng)劃分成NXN個長寬相等的單元格，每個單元格代表城市路網(wǎng) 中的一個路口。它將時間步分為奇數(shù)時間步和偶數(shù)時間步，在每一奇數(shù)時間步，南北向的車輛可以向前行駛一個單元格；在每一偶數(shù)時間步，東西向的車輛可以前進(jìn)一個格點(diǎn)；如果車 輛前方的格點(diǎn)已有其他車輛占據(jù)，那么這輛車只能在原地等待，不能前進(jìn)。這樣，每個格點(diǎn) 相當(dāng)于信號控制路口。近年來BML模型得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)展，但是大多是建立在宏觀層 面上的，對于車輛在交叉口如何具體的運(yùn)動以及路口沖突點(diǎn)的處理，均沒有涉及到。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于元胞機(jī)的城市微觀交通流仿真系 統(tǒng)，解決了以往智能交通仿真系統(tǒng)模型描述不完善、車輛在路口行駛狀態(tài)不真實(shí)等問題。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，包括仿真內(nèi)核、初始化模型、人機(jī)交互模 型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和誘導(dǎo)與控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其中所述初始化模型由路網(wǎng)生成模型、車輛 生成模型以及控制與誘導(dǎo)設(shè)備生成模型組成，主要是根據(jù)人機(jī)交互模型提供的各種需求，對 交通仿真主體——道路網(wǎng)絡(luò)、車輛、以及控制誘導(dǎo)設(shè)備的物理參數(shù)、幾何參數(shù)、統(tǒng)計規(guī)律等 進(jìn)行定義，作為仿真內(nèi)核運(yùn)行所必須的外部參數(shù)；所述仿真內(nèi)核則由車輛行駛模型與控制誘 導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行模型組成，負(fù)責(zé)車輛在道路與路口的行駛，以及檢測器交通流檢測、信號燈色顯 示、誘導(dǎo)顯示屏信息發(fā)布等；所述人機(jī)交互模型包括仿真參數(shù)設(shè)定模型和動態(tài)顯示模型，負(fù) '責(zé)用戶對仿真系統(tǒng)中各種參數(shù)的設(shè)定以及整個交通網(wǎng)絡(luò)的屏幕顯示工作的完成；所述數(shù)據(jù)庫. 管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)用戶輸入數(shù)據(jù)等的保存與管理。
所述車輛行駛模型包含誘導(dǎo)信息更新模型、檢測器、道路及路口車輛移動模型；其中，
所述誘導(dǎo)信息更新模型負(fù)責(zé)根據(jù)誘導(dǎo)周期定時到通信緩沖區(qū)中取得誘導(dǎo)系統(tǒng)傳輸過來的最新 的誘導(dǎo)數(shù)據(jù);所述檢測器則根據(jù)元胞是否被占據(jù)檢測經(jīng)過檢測器的車輛，并存入指定數(shù)組， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集；所述道路及路口車輛移動模型通過對道路以及路口元胞的遍歷，調(diào)用 CVehicIe::Vehicle—at—Road()和CVehicle::Vehicle—at—Cross()函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)兩個部分中車輛的 移動。
所述道路及路口車輛移動模型中車輛在道路上行駛規(guī)則分為目標(biāo)車道上行駛規(guī)則和非目 標(biāo)車道上行駛規(guī)則，所述目標(biāo)車道為可以通往下一條道路的車道，按照車輛距離路口的長度， 對目標(biāo)車道和非目標(biāo)車道進(jìn)行區(qū)域劃分，處在不同區(qū)域的車輛有著不同的行為規(guī)則。
所述道路及路口車輛移動模型采用一維元胞機(jī)模型對路口進(jìn)行描述，并且在此基礎(chǔ)上，. 根據(jù)車輛在路口的一般行駛路線，繪制帶有一定彎曲的車輛路口行進(jìn)軌跡并按一定長度對其 進(jìn)行劃分以形成元胞。
所述道路及路口車輛移動模型解決車輛駛出路口時的匯入沖突時，以匯入車道為單位， 將同時匯入該車道的路口車道歸為一組，并選取中間的車道為目標(biāo)車道，將該組車道后數(shù)某 個元胞人為規(guī)定為沖突點(diǎn)，在沖突點(diǎn)之前未在目標(biāo)車道上的車輛要換到目標(biāo)車道上，而到達(dá) 沖突點(diǎn)且仍在非目標(biāo)車道車輛則停車等待，直到目標(biāo)車道相應(yīng)位置空閑，即換到目標(biāo)車道。
所述道路及路口車輛移動模型解決車輛直行左轉(zhuǎn)沖突時，確定沖突點(diǎn)的算法為
循環(huán)每一個直行車道從前往后
循環(huán)直行車道上的每一個元胞從前往后循環(huán)每一個左轉(zhuǎn)車道
循環(huán)左轉(zhuǎn)車道元胞從后往前' 計算元胞間距離 如果小于沖突距離 存入沖突點(diǎn)數(shù)組 如果大于沖突距離且本次距離大于上次距離時 退出該車道循環(huán)
所述車輛直行左轉(zhuǎn)沖突解決方法的算法為-準(zhǔn)備工作 路口元胞…-標(biāo)識屬于第幾個沖突點(diǎn)
沖突點(diǎn)…-標(biāo)識包括哪幾個元胞；該沖突點(diǎn)是否被以被處理過
(1) 、從后往前，移動直行車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)
(2) 、從后往前，移動左轉(zhuǎn)車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)
(3)、循環(huán)各個沖突點(diǎn) 一以沖突點(diǎn)為研究對象 如果沖突點(diǎn)有車 移動該車
確定考察車道為該車所在車道 如果沖突點(diǎn)沒有車
確定考察車道為直行車道
考察該車所在車道的下一輛車 if (這輛車可以到達(dá)該沖突點(diǎn)) 移動該車到?jīng)_突點(diǎn)
該沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志
循環(huán)與該沖突點(diǎn)連接的其他車道
if(該車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理
else if (該車能夠到達(dá)該沖突點(diǎn))
停在沖突點(diǎn)前的第一個元胞上 elseif(不能到達(dá)沖突點(diǎn))
以正常速度行駛 else (這輛車不會到達(dá)該沖突點(diǎn))
if(該車在其他沖突點(diǎn)或該車前面存在另一個沖突點(diǎn))
不處理按該車速度移動該車
循環(huán)與i亥沖突點(diǎn)連接的其他車道
if(諄車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理
else if (該車不能夠到達(dá)沖突點(diǎn))
以目前速度行駛 dseif(該車能夠到達(dá)沖突點(diǎn))，
判斷沖突點(diǎn)是否被占據(jù)，通過占據(jù)標(biāo)志一因為有可能被之前循環(huán)的其他車 道上的車輛占據(jù) if('占據(jù))
. 停在沖突點(diǎn)之前一個元胞或不動一己是之前 else (沒有被占據(jù))
進(jìn)入沖突點(diǎn)沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志 所述車輛行駛模型中自由行駛和跟馳行駛的區(qū)分方法為直接將車頭時距轉(zhuǎn)化為車輛間 的元胞距離，或者將速度與時間通過計算轉(zhuǎn)化為距離，并設(shè)定最小安全距離，如果兩連續(xù)車 輛間距離小于最小安全距離，則為跟馳，否則為自由行駛。
所述車輛行駛模型的換道規(guī)則為由低車道向高車道換道，高位車道上的車輛尚未處理，
車輛首先考察高車道相同位置上的元胞是否有車輛占據(jù)，如果元胞為空，則將該車移動該元 胞位置，并推出對本車的處理，繼續(xù)低車道上其他元胞的處理，本車則根據(jù)高車道的車輛狀
況，隨著高車道中車輛一同處理；由高車道向低車道換道，低車道元胞已處理，本車首先按 照行駛規(guī)則在本車道上正常行駛，在行駛結(jié)束時考察低車道相同位置是否有車輛，沒有車輛 則換道，否則本車不換道，退出循環(huán)。
所述車輛行駛模型的超車規(guī)則為兩次換道的組合，將超車分解為超車前、超車中兩步，
超車前車輛判斷是否需要超車、如果超車是否可以換道，而超車中車輛則需要加速行駛，一 旦超越原車道前車，則換回原車道。
所述動態(tài)顯示模型畫圖技術(shù)為雙緩沖技術(shù)。
本發(fā)明的有益效果為先后研究了城市微觀交通流仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計、車輛在不同路 網(wǎng)位置的各種行駛規(guī)則以及構(gòu)造仿真系統(tǒng)所必需的其他一些組成部分。主要從整個微觀交通 流仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)入手，給出程序運(yùn)行的總體框架，并對一些較為復(fù)雜的獨(dú)立部分進(jìn)行了相 應(yīng)的簡化，使得系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更具有可行性。車輛在路口中行駛規(guī)則的設(shè)計較為真實(shí)的反應(yīng)了 車輛在路口的行駛狀態(tài)，體現(xiàn)了車輛在出突點(diǎn)的行為，實(shí)現(xiàn)了各種控制策略；動態(tài)顯示模型 使用雙緩沖技術(shù)，在每次重畫前，先將路網(wǎng)與車輛畫在內(nèi)存中，然后將內(nèi)存中的圖片一次性 貼到設(shè)備上，從而避免了畫圖中畫與顯示交織的過程，邁此可以有效的避免屏幕的閃爍問題。 采用一維元胞機(jī)模型對路口進(jìn)行描述，使用彎曲軌跡的元胞在一定程度上描述了車輛在路.口
8行駛中的軌跡規(guī)律，是介于微觀與宏觀的較理想的車輛行駛軌跡的抽象，車輛不但可以表現(xiàn) 出路口中行駛所具有的拐彎特性，而且對于繼承了一維元胞的優(yōu)點(diǎn)，便于程序的編寫。車輛 在匯入某一車道前，解決車輛駛出路口時的匯入沖突規(guī)則使車輛在路口中排成一隊進(jìn)入路口 ， 這種行為更符合真正的路口交通情況，從而很好的解決了車輛在駛出路口時的匯入沖突問題。 換道的處理方法，雖然經(jīng)過了一定的抽象，比如沒有考慮相鄰目標(biāo)車道中車輛速度及本車道 前車速度對換道的影響，但是獲得了較大程度的處理簡便，可以說是大仿真系統(tǒng)中的一個較 好抽象。從連續(xù)長時間的仿真中發(fā)現(xiàn)，仿真系統(tǒng)具有很好的運(yùn)行穩(wěn)定性，能夠長時間的對多 路口的路網(wǎng)進(jìn)行有效的仿真模擬;路網(wǎng)中車輛可以根據(jù)設(shè)計(跟馳模型、車輛特征、駕駛員特 征)進(jìn)行加速、減速、超車換道等活動；可實(shí)現(xiàn)車輛在進(jìn)入路口前的減速慢行，路口中的沿一 定彎度行駛?？偟膩碚f該系統(tǒng)可以很好的滿足多路口城市交通網(wǎng)絡(luò)的仿真模擬的需要，并為 其他研究工作，如城市交通控制、誘導(dǎo)及個體出行行為等，搭建了可靠的實(shí)驗平臺。


圖l仿真平臺層次結(jié)構(gòu)圖；其中l(wèi)為初始化模型、2為路網(wǎng)生成模型、3為車輛生成模型、4 為控制誘導(dǎo)設(shè)備模型、5為仿真內(nèi)核、6為車輛行駛模型、7為控制誘導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行模型、 8為人機(jī)交互模型、9為仿真參數(shù)設(shè)定模型、IO為動態(tài)顯示模型、ll為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 12為數(shù)據(jù)庫交互接口、 13為控制與誘導(dǎo)協(xié)調(diào)系統(tǒng)、14為控制與誘導(dǎo)交互接口。
圖2城市微觀交通流仿真系統(tǒng)運(yùn)行流程圖。
圖3目標(biāo)車道區(qū)域劃分；其中15為觀察信號燈區(qū)域、16為禁止超車區(qū)域、17為允許超車區(qū) 域、18為路口。
圖4非目標(biāo)車道區(qū)域劃分；其中19為減速換道區(qū)域、20為允許超車和換道區(qū)域、18為路口。 圖5非目標(biāo)車道上，停車等待位置示意圖；其中18為路口、 21為停車等待換道元胞、22為
當(dāng)前車道、23為目標(biāo)車道。 圖6路口中的車道示意圖；其中24為匯入沖突、25為直行左轉(zhuǎn)沖突。 圖7車輛在目標(biāo)車道中各區(qū)域流程圖。 圖8車輛在非目標(biāo)車道中各區(qū)域流程圖。 圖9直行左轉(zhuǎn)沖突仿真效果圖。
圖IO車道上元胞處理順序圖；其中18為路口、 26為處理順序、27為車道序號、28為高位
車道、29為低位車道、30為0號元胞、31為1號元胞。。 圖ll車輛超車過程X超車車輛；A2被超車輛；其他為影響超車車輛；32為超車前，判斷
是否超車；33為超車中，加速行駛；34為超車中，換回原車道；35為原車道，36為超
車車道。
圖12路口生成圖；其中圖12a為用戶輸入信息，圖12b為計算各道路垂線，圖12c為根據(jù)垂 線生成車道擴(kuò)充，圖12d為根據(jù)最外部車道線確定路口結(jié)構(gòu)點(diǎn)，圖12e為根據(jù)路口結(jié)構(gòu) 點(diǎn)生成路口停車線，圖12f為生成后的路口。
圖13仿真系統(tǒng)工具條。圖14仿真系統(tǒng)工具條路口放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
1. 仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
仿真系統(tǒng)主要由仿真內(nèi)核、初始化模型、人機(jī)交互模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和誘導(dǎo)與控制 協(xié)調(diào)系統(tǒng)組成，如圖l。初始化模型由路網(wǎng)、車輛以及控制與誘導(dǎo)設(shè)備的生成模型組成，主 要是根據(jù)人機(jī)交互模型提供的各種需求，對交通仿真主體——道路網(wǎng)絡(luò)、車輛、以及控制誘 導(dǎo)設(shè)備'的物理參數(shù)、幾何參數(shù)、統(tǒng)計規(guī)律等進(jìn)行定義，作為仿真內(nèi)核運(yùn)行所必須的外部參數(shù)。 仿真內(nèi)核則由車輛行駛模型與控制誘導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行模型組成，負(fù)責(zé)車輛在道路與路口的行駛， 以及檢測器交通流檢測、信號燈色顯示、誘導(dǎo)顯示屏信息發(fā)布等。人機(jī)交互模型則負(fù)責(zé)用戶 對仿真系統(tǒng)中各種參數(shù)的設(shè)定以及整個交通網(wǎng)絡(luò)的屏幕顯示工作的完成。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù) 責(zé)用戶輸入數(shù)據(jù)等的保存與管理。
2. 交通流仿真設(shè)計
結(jié)合Visual C++ 2008程序開發(fā)平臺，圖2給出了該仿真系統(tǒng)的運(yùn)行流程-"開始按鈕"觸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行，調(diào)用消息響應(yīng)函數(shù)CTrafficView: :OnRun()，在該函數(shù)中， 初始化模型中的各實(shí)體首先得到初始化，隨后開啟車輛行駛與動態(tài)顯示兩個線程，仿真系統(tǒng) 將在這兩個線程間進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)車輛移動與車輛顯示的功能。
線程l.，車輛行駛函數(shù)CSimuFun::Vehicle—Go—Ahead()包含負(fù)責(zé)誘導(dǎo)信息更新的函數(shù)、檢測 器工作函數(shù)、道路及路口車輛前進(jìn)的函數(shù)。其中，誘導(dǎo)信息更新函數(shù)，負(fù)責(zé)根據(jù)誘導(dǎo)周期定 時到通信緩沖區(qū)中取得誘導(dǎo)系統(tǒng)傳輸過來的最新的誘導(dǎo)數(shù)據(jù)；而檢測器則根據(jù)元胞是否被占 據(jù)檢測經(jīng)過檢測器的車輛，并存入指定數(shù)組，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集；通過對道路以及路口元胞的 遍歷，調(diào)用CVehicle: :Vehicle—at—Road和CVehicle::Vehicle—at—Cross分別實(shí)現(xiàn)兩個部分 中車輛的移動。
線程2，則使用雙緩沖技術(shù)對在屏幕上畫圖。為了產(chǎn)生動畫效果，由于，需要對路網(wǎng)結(jié)構(gòu) 與每次都發(fā)生位置變化的車輛進(jìn)行不斷重畫，如果采用直接的屏幕刷新方法，由于畫圖需要 一個畫與顯示的過程，不能瞬間完成，因此路網(wǎng)的閃爍是不可避免的，尤其在使用Sle印() 函數(shù)，降低仿真速度時則愈加明顯。所以，使用雙緩沖技術(shù)，在每次重畫前，先將路網(wǎng)與車 輛畫在內(nèi)存中，然后將內(nèi)存中的圖片一次性貼到設(shè)備上，從而避免了畫圖中畫與顯示交織的 過程，因此可以有效的避免屏幕的閃爍問題。 3.車輛在道路上行駛規(guī)則設(shè)計
按車輛在道路上所處的車道將車輛行駛規(guī)則分為兩類在目標(biāo)車道上行駛規(guī)則與非目標(biāo) 車道上行駛規(guī)則。這里定義目標(biāo)車道為可以通往下一條道路的車道，如車輛行駛路徑上的 下一條道路為當(dāng)前道路的左轉(zhuǎn)道路，則當(dāng)前道路的左轉(zhuǎn)車道為目標(biāo)車道。下面分別對兩類行 駛規(guī)則作以介紹。 3.1車輛在目標(biāo)車道上行駛規(guī)則
1按照車輛距離路口的長度，對非車輛目的地的車道進(jìn)行區(qū)域劃分，處在不同區(qū)域的車輛 有著不同的行為規(guī)則。將目標(biāo)車道上的區(qū)域劃分為允許超車區(qū)域、禁止超車區(qū)域、觀察信 號燈區(qū)域，如圖3(本系統(tǒng)假設(shè)己在目標(biāo)車道上的車輛不再產(chǎn)生換道意愿)。各部分流程如圖7。 3.2車輛在非目標(biāo)車道上行駛規(guī)則
同樣，按照車輛當(dāng)前距離路口長度，對非車輛目的地的非目標(biāo)車道進(jìn)行劃分，如圖4。其 ,中禁止換道線為道路進(jìn)入路口前禁止車輛換道的區(qū)域，進(jìn)入該區(qū)域車輛均已在目標(biāo)車道上， 所以該部分算法在非目標(biāo)車道上并不存在，禁止換道線在實(shí)際的城市交通中一般用實(shí)線表示， 而虛線則表示可以換道區(qū)域。各部分流程如圖8。
需要注意的是各個非目標(biāo)車道的等待換道位置，由于以最小速度換道也需要一定向前的 行駛速度，因此，當(dāng)車輛在非目標(biāo)車道的禁止換道線前等待換道時，其實(shí)際停止位置需要預(yù) 留出換道的空間，該空間與當(dāng)前車道和目標(biāo)車道間間隔的車道數(shù)量有關(guān)，具體如圖5。 4車輛在路口中行駛規(guī)則設(shè)計 4.1路口路徑的確定
本文采用一維元胞機(jī)模型對路口進(jìn)行描述，并且在此基礎(chǔ)上，根據(jù)車輛在路口的一般行 駛路線，繪制帶有一定彎曲的車輛路口行進(jìn)軌跡并按一定長度對其進(jìn)行劃分以形成元胞。 以標(biāo)準(zhǔn)四岔路口為例，生成路口車道如圖6。
通過循環(huán)，找到進(jìn)入路口與走出路口的車道各一條，并按一定算法按照一定弧度計算出 車輛行駛軌跡函數(shù)，并以一定長度平分該曲線，平分后的各點(diǎn)坐標(biāo)即為該路口該路徑的元胞 中心點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)入該路徑的車輛將按照該元胞行駛。同理生成路口中其他出入路口車道間的 路徑。
使用彎曲軌跡的元胞在一定程度上描述了車輛在路口行駛中的軌跡規(guī)律，是介于微觀與 宏觀的較理想的車輛行駛軌跡的抽象，車輛不但可以表現(xiàn)出路口中行駛所具有的拐彎特性， 而且對于繼承了一維元胞的優(yōu)點(diǎn)，便于程序的編寫。
4.2路口沖突點(diǎn)的確定及車輛行駛 '
-四岔路口中存在兩類沖突點(diǎn) 一、駛出路口進(jìn)入道路車道時的車輛匯入沖突，只有當(dāng)路 口中存在兩個或兩個以上同道路同行駛方向的進(jìn)入路口車道時，該種沖突才存在，如某進(jìn)入 路口道路有兩條左轉(zhuǎn)或直行車道時，當(dāng)這兩條車道駛出的車輛同時要進(jìn)入同一條車道時，此 類沖突發(fā)生；二、直行與左轉(zhuǎn)車輛的沖突，該類沖突點(diǎn)只存在于兩相位控制的四岔路口中， 四相位控制的路口并不存在此類沖突。針對不同的沖突點(diǎn)分別設(shè)計如下解決方案。 4.2.1駛出路口時的匯入沖突
參考目標(biāo)車道的設(shè)計原理，以匯入車道為單位，將同時匯入該車道的路口車道歸為一組， 并選取中間的車道為目標(biāo)車道，將該組車道后數(shù)某個元胞人為規(guī)定為沖突點(diǎn)(物理上接近車輛 沖突的位置)，在沖突點(diǎn)之前未在目標(biāo)車道上的車輛要換到目標(biāo)車道上，而到達(dá)沖突點(diǎn)且仍在 非目標(biāo)車道車輛則停車等待，直到目標(biāo)車道相應(yīng)位置空閑，即換到目標(biāo)車道。這樣，車輛在 匯入某一車道前，在路口中排成一隊進(jìn)入路口，這種行為更符合真正的路口交通情況，從而 很好的解決了車輛在駛出路口時的匯入沖突問題。4.2.2直行左轉(zhuǎn)沖突
直行左轉(zhuǎn)沖突相對復(fù)雜，首先需要確定沖突點(diǎn)的位置，由于路口形狀不一且直行左轉(zhuǎn)沖 突點(diǎn)較多，因此無法人為統(tǒng)一規(guī)定其位置，這里試給出尋找沖突點(diǎn)的算法如下
(以有沖突的直行車道上的元胞區(qū)分每一個沖突點(diǎn)) 循環(huán)每一個直行車道從前往后
循環(huán)直行車道上的每一個元胞從前往后 循環(huán)每一個左轉(zhuǎn)車道
循環(huán)左轉(zhuǎn)車道元胞從后往前 一 計算元胞間距離 如果小于沖突距離 存入沖突點(diǎn)數(shù)組 如果大于沖突距離且本次距離大于上次距離時 , (距離遞減趨勢、漸行漸遠(yuǎn)，因此后面的不可能沖突)
退出該車道循環(huán)
確定直行左轉(zhuǎn)沖突點(diǎn)后，車輛每一步的行駛都需要檢驗沖突點(diǎn)內(nèi)是否有車。但還需要考 慮一些問題，如統(tǒng)一路口車道上兩個沖突點(diǎn)相鄰車輛如何行駛，同時等待進(jìn)入沖突點(diǎn)時，車 輛的優(yōu)先級問題等等。綜合考慮這些問題，設(shè)計算法如下-
準(zhǔn)備工作-
路口元胞-…標(biāo)識屬于第幾個沖突點(diǎn)
沖突點(diǎn)-----標(biāo)識包括哪幾個元胞；該沖突點(diǎn)是否被以被處理過
1、 從后往前，移動直行車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)
2、 從后往前，移動左轉(zhuǎn)車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)
3、循環(huán)各個沖突點(diǎn)一以沖突點(diǎn)為研究對象 如果沖突點(diǎn)有車 移動該車
確定考察車道為該車所在車道 如果沖突點(diǎn)沒有車
確定考察車道為直行車道
考察該車所在車道的下一輛車 if(這輛車可以到達(dá)該沖突點(diǎn))移動該車到?jīng)_突點(diǎn) 該沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志 ' 循環(huán)與該沖突點(diǎn)連接的其他車道
if(該車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理
else if (該車能夠到達(dá)該沖突點(diǎn))
停在沖突點(diǎn)前的第一個元胞上 else if(不能到達(dá)沖突點(diǎn)) '以正常速度行駛 else (這輛車不會到達(dá)該沖突點(diǎn))
if(該車在其他沖突點(diǎn)或該車前面存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理
else
按該車速度移動該車
循環(huán)與該沖突點(diǎn)連接的其他車道
if(該車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn))
不處理 -else if (該車不能夠到達(dá)沖突點(diǎn))
以目前速度行駛 else if (該車能夠到達(dá)沖突點(diǎn))
判斷沖突點(diǎn)是否被占據(jù)，通過占據(jù)標(biāo)志一因為有可能被之前循環(huán)的其他車 道上的車輛占據(jù) if(占據(jù))
停在沖突點(diǎn)之前一個元胞或不動一己是之前 else (沒有被占據(jù))
進(jìn)入沖突點(diǎn)沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志 '
注意1、如果車輛進(jìn)入沖突點(diǎn)，將沖突點(diǎn)中的所有車道都表示為有車占據(jù) 2、行駛優(yōu)先級跟車>直行>左轉(zhuǎn)(算法中以保證了該優(yōu)先級)
代碼實(shí)現(xiàn)后，仿真情況如圖9。圖中路口為兩相位控制四叉路口，來自道路R3的左轉(zhuǎn)車 輛在來自R0的直行車輛隊列前停車等待。 5車輛行駛動作規(guī)則設(shè)計
車輛在城市交通中的行駛方式是復(fù)雜多變的，根據(jù)具體的路上情況以及駕駛者本身的意 愿，車輛加速、減速或者勻速，為了在路口轉(zhuǎn)彎需要換道，甚至當(dāng)前面車輛行駛過慢時車輛 需要超過前面的車輛。這一系列復(fù)雜行為組成了車輛在路網(wǎng)中多變的狀態(tài)。 —
135.1自由行駛與跟馳行駛
自由行駛與跟馳行駛是一對相對的概念，廣義的說，車輛無非在路網(wǎng)中只有兩種狀態(tài)，. 即自由行駛與跟馳行駛。所謂自由行駛，顧名思義就是車輛的行駛不受其他車輛的干擾，駕 駛員可以根據(jù)自己意愿自由選擇行駛速度(符合法規(guī)的條件下)；而跟馳行駛，則為駕駛員的 駕駛受到其他車輛(主要指前車)的限制，無法完全根據(jù)自己意愿選擇速度，必須根據(jù)甜車的 行駛狀況選擇自己的行駛速度。如何區(qū)分自由行駛與跟馳行駛這兩種狀態(tài)，以及處在這兩種 狀態(tài)中的車輛是如何行駛的，眾多學(xué)者已從各種角度展開了廣泛的研究，本文不再贅述。在 此，著重介紹自由行駛與跟馳行駛在仿真中的實(shí)現(xiàn)。
首先對這兩種狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分，即判斷車輛處于何種狀態(tài)。車頭時距與最小安全距離往往 被用于兩種狀態(tài)的區(qū)分。所謂車頭時距是指在同一車道上行駛的車輛隊列中，兩連續(xù)車輛車 頭端部通過某一斷面的時間間隔；而最小安全距離則是保證車輛安全行駛的最小距離。前者 是一個計算的量，而后者則是道路上的一種規(guī)定，不同的城市交通狀況以及環(huán)境有著不同的 最小安全距離。本文的仿真精度并不需要對車輛行為進(jìn)行十分細(xì)致的研究，因此經(jīng)過抽象后 的判斷方法為，直接將車頭時距轉(zhuǎn)化為車輛間的元胞距離(或者將速度與時間通過計算轉(zhuǎn)化為 距離，這樣更加形象)，并設(shè)定最小安全距離，如果兩連續(xù)車輛間距離小于最小安全距離，則 為跟馳，否則自由行駛。
自由行駛中的車輛有三種選擇加速、減速、勻速。由于駕駛員類型以及車輛類型的限 制，車輛選擇加速、減速還是勻速，并且根據(jù)車輛及駕駛員類型選擇加減速度的大小，從而 體現(xiàn)車輛間的差異，增加了路上車輛行為的多樣性的同時，也使得仿真更加真實(shí)。 跟馳行駛的車輛速度將受到同車道前車行駛狀況影響，首先計算當(dāng)前速度和與前車距離之間 的關(guān)系(前車以處理，即當(dāng)前時刻下前車已經(jīng)移動)，如果當(dāng)前速度小于其與前車距離，且車
輛速度增加1仍小于其與前車距離，則車輛以一定概率選擇當(dāng)前速度加1行駛，否則保持當(dāng)
前速度行駛。
5.2換道
換道是車輛選擇適合自己行進(jìn)路線車道所必需的行為，比如處在右轉(zhuǎn)車道上的車輛需要 進(jìn)入當(dāng)前道路下面的左轉(zhuǎn)車道，此時，換道是達(dá)到該目的的唯一選擇。
按系統(tǒng)對道路上元胞的循環(huán)處理順序，可將換道分為兩類。系統(tǒng)對元胞的循環(huán)處理順序， 如圖10所示，首先從低到高循環(huán)各車道，然后在各車道內(nèi)從低到高循環(huán)個元胞。由于這種處 理順序，車輛換道的處理存在由低車道到高車道及由高車道到低車道兩種，兩種處理方法的 具體做法如下
由低車道向高車道換道，高位車道上的車輛尚未處理，本車首先考察高車道(相鄰目標(biāo)車 道)相同位置上的元胞是否有車輛占據(jù)，如果元胞為空，則將該車移動該元胞位置，并推出對 本車的處理，繼續(xù)低車道上其他元胞的處理，本車則根據(jù)高車道的車輛狀況，隨著高車道中 車輛一同處理。
由高車道向低車道換道，低車道元胞已處理(車輛已行駛)，本車首先按照行駛規(guī)則在本車 道上正常行駛，在行駛結(jié)束時考察低車道(相鄰目標(biāo)車道)相同位置是否有車輛，沒有車輛則
14換道，否則本車不換道，退出循環(huán)。
為了保證車輛在禁止換道線前的換道，增加當(dāng)前速度為0的換道，即車輛是否可以換到 相鄰目標(biāo)車道的當(dāng)前相應(yīng)位置的前一個元胞處。
這種對換道的處理方法，雖然經(jīng)過了一定的抽象，比如沒有考慮相鄰目標(biāo)車道中車輛速( 度及本車道前車速度對換道的影響，但是獲得了較大程度的處理簡便，不失為大仿真系統(tǒng)中 的一個較好抽象。 5.3超車
簡單說，超車即為增加了可能性判斷的兩次換道的組合。據(jù)此按照換道要求自然可將超 車分解為超車前、超車中兩步。超車前車輛判斷是否需要超車、如果超車是否可以換道，而-超車中車輛則需要加速行駛， 一旦超越原車道前車，則換回原車道。
首先需要在車輛的定義中增加三個屬性，即超車狀態(tài)、被超車輛以及原始車道。超車狀 態(tài)，標(biāo)志著車輛是否在超車過程中，如處于超車過程中，車輛需要加速行駛，直到超過被超 車輛并換回原車道；被超車輛，是本車確定的準(zhǔn)備超過的車輛，是判斷是否可以換回原車道 的標(biāo)志；而原車道則記錄著車輛需要返回的起始車道。
圖11描繪了車輛超車的一系列動作。超車前，車輛X首先判斷是否超車根據(jù)概率判 斷是否產(chǎn)生超車意愿；A2的速度是否足夠小；Al、 Bl的速度是否夠大。所有條件均滿足則 換道超車。超車中，車輛需要加速行駛(不能與超車車道前車發(fā)生沖突)，直到在超車車道上 的位置超過原車輛被超車輛的位置時，車輛判斷是否可以換回原車道。換回原車道時，超車 結(jié)束。 5.4其他
一個微觀的城市交通流仿真除了核心的車輛行為外，其他輔助模塊——如路網(wǎng)生成、車 輛生成等是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行所不可缺少的重要組成部分，本節(jié)將介紹路網(wǎng)生成、車輛生成、 以及數(shù)據(jù)的存儲三個功能模塊。 . 5.4.1 路網(wǎng)生成
為了提高用戶友好性，減少用戶輸入工作量，在較少輸入信息的條件下生成帶有不同車 道數(shù)量的道路、不同道路匯集的各種形狀的路口，這些都需要一些列復(fù)雜算法。以一個較為 特殊形狀的路口為例，圖12給出了由用戶輸入的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息到仿真中路網(wǎng)的生成過程。 5.4.2車輛生成
仿真系統(tǒng)中在出入網(wǎng)點(diǎn)以及吸納點(diǎn)處產(chǎn)生新的車輛，生成算法則由車輛生成模塊負(fù)責(zé)， 生成車輛時具體需要考慮如下幾點(diǎn)
(1) 生成車輛的時間間隔。按照埃爾朗分布產(chǎn)生車輛，并用數(shù)組記錄各車輛生成點(diǎn)產(chǎn)生車 輛的剩余時間。
(2) 車輛終點(diǎn)及行駛路徑。按照用戶輸入各OD間產(chǎn)生車輛的時間間隔生成以該OD終點(diǎn) 為目的地的車輛。確定行駛路徑的算法主要有Dijkstm和Floyd兩種算法，本發(fā)明采用Dijkstra 計算最短路。由于駕駛員的非理性特征，次短路或次次短路均可被作為車輛的行駛路線。
(3) 駕駛員類型?？纱致詫Ⅰ{駛員分為激進(jìn)、中性及保守三種類型，不同類型駕駛員在路上行為的選擇中有著不同的概率。
(4) 車輛類型。不同車輛的行駛速度及加減速度特性是不僅相同的，因此，可按車輛大小 將其分為大型、中型和小型車，不同車型在行駛中的行為取值是不同的。
(5) 登錄車道。車輛在產(chǎn)生車輛位置隨機(jī)選擇車道登錄。 5.4.3數(shù)據(jù)存儲
本系統(tǒng)選擇XML作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。XML具有開放性、簡單性、自我描述性、互操作 性、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容分離、可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。在Visual C十+下對XML進(jìn)行操作需要安裝XML操 作工具包msxml.msi,具體的VC對XML的讀寫操作均可在網(wǎng)絡(luò)與編程書籍中查到。
XML中存儲的數(shù)據(jù)對象包括出入網(wǎng)點(diǎn)、路口、道路、車道、OD、路口控制器等信息。 各對象下包含有初始化路網(wǎng)所必需的屬性及其取值。需要注意的是，XML中包括的僅為初 _始化信息，有些信息，如路口控制器中的路口控制策略，將在程序運(yùn)行中，從與誘導(dǎo)系統(tǒng)的 通信緩沖區(qū)中獲得，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時誘導(dǎo)的目的。 6仿真平臺效果
依據(jù)上文分析，使用面向?qū)ο蟮摹?+語言，在Visual C++ 2008平臺上對城市微觀交通流 仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際開發(fā)。
仿真系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)后的工具條如圖13，仿真平臺運(yùn)行效果及路口放大圖如圖14。從連續(xù) 長時間的仿真中發(fā)現(xiàn)，仿真系統(tǒng)具有很好的運(yùn)行穩(wěn)定性，能夠長時間的對多路口的路網(wǎng)進(jìn)行 有效的仿真模擬；路網(wǎng)中車輛可以根據(jù)設(shè)計(跟馳模型、車輛特征、駕駛員特征)進(jìn)行加速、 減速、超車換道等活動；可實(shí)現(xiàn)車輛在進(jìn)入路口前的減速慢行，路口中的沿一定彎度行駛。 總的來說該系統(tǒng)可以很好的滿足多路口城市交通網(wǎng)絡(luò)的仿真模擬的需要，并為其他研究工作， 如城市交通控制、誘導(dǎo)及個體出行行為等，搭建了可靠的實(shí)驗平臺。
(1) 加載路網(wǎng)
(2) 開始\暫停仿真系統(tǒng)
(3) 拖動仿真路網(wǎng)
(4) 縮小
(5) 放大
(6) 顯示仿真路網(wǎng)及車輛
(7) 開啟\關(guān)閉檢測器
(8) 顯示\關(guān)閉誘導(dǎo)信息
(9) 開啟\關(guān)閉誘導(dǎo)信息板
(10) 單點(diǎn)信號控制
(11) 區(qū)域信號控制。
1權(quán)利要求
1.一種基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括仿真內(nèi)核、初始化模型、人機(jī)交互模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和誘導(dǎo)與控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其中所述初始化模型由路網(wǎng)生成模型、車輛生成模型以及控制與誘導(dǎo)設(shè)備生成模型組成，主要是根據(jù)人機(jī)交互模型提供的各種需求，對交通仿真主體——道路網(wǎng)絡(luò)、車輛、以及控制誘導(dǎo)設(shè)備的物理參數(shù)、幾何參數(shù)、統(tǒng)計規(guī)律等進(jìn)行定義，作為仿真內(nèi)核運(yùn)行所必須的外部參數(shù)；所述仿真內(nèi)核則由車輛行駛模型與控制誘導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行模型組成，負(fù)責(zé)車輛在道路與路口的行駛，以及檢測器交通流檢測、信號燈色顯示、誘導(dǎo)顯示屏信息發(fā)布等；所述人機(jī)交互模型包括仿真參數(shù)設(shè)定模型和動態(tài)顯示模型，負(fù)責(zé)用戶對仿真系統(tǒng)中各種參數(shù)的設(shè)定以及整個交通網(wǎng)絡(luò)的屏幕顯示工作的完成；所述數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)用戶輸入數(shù)據(jù)等的保存與管理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述車 輛行駛模型包含誘導(dǎo)信息更新模型、檢測器、道路及路口車輛移動模型；其中，所述誘導(dǎo)信 息更新模型負(fù)責(zé)根據(jù)誘導(dǎo)周期定時到通信緩沖區(qū)中取得誘導(dǎo)系統(tǒng)傳輸過來的最新的誘導(dǎo)數(shù) 據(jù)；所述檢測器則根據(jù)元胞是否被占據(jù)檢測經(jīng)過檢測器的車輛，并存入指定數(shù)組，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的采集；所述道路及路口車輛移動模型通過對道路以及路口元胞的遍歷，分別實(shí)現(xiàn)兩個部分 中車輛的移動。—
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述道 路及路口車輛移動模型中車輛在道路上行駛規(guī)則分為目標(biāo)車道上行駛規(guī)則和非目標(biāo)車道上行 駛規(guī)則，所述目標(biāo)車道為可以通往下一條道路的車道，按照車輛距離路口的長度，對目標(biāo)車 道和非目標(biāo)車道進(jìn)行區(qū)域劃分，處在不同區(qū)域的車輛有著不同的行為規(guī)則。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述道 路及路口車輛移動模型采用一維元胞機(jī)模型對路口進(jìn)行描述，并且在此基礎(chǔ)上，根據(jù)車^5在 路口的一般行駛路線，繪制帶有一定彎曲的車輛路口行進(jìn)軌跡并按一定大小對其進(jìn)行劃分以 形成元胞。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述道 路及路口車輛移動模型解決車輛駛出路口時的匯入沖突時，以匯入車道為單位，將同時匯入 該車道的路口車道歸為一組，并選取中間的車道為目標(biāo)車道，將該組車道后數(shù)某個元胞人為 規(guī)定為沖突點(diǎn)，在沖突點(diǎn)之前未在目標(biāo)車道上的車輛要換到目標(biāo)車道上，而到達(dá)沖突點(diǎn)且仍 在非目標(biāo)車道車輛則停車等待，'直到目標(biāo)車道相應(yīng)位置空閑，即換到目標(biāo)車道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述道 路及路口車輛移動模型解決車輛直行左轉(zhuǎn)沖突時，確定沖突點(diǎn)的算法為循環(huán)每一個直行車道從前往后 循環(huán)直行車道上的每一個元胞從前往后 循環(huán)每一個左轉(zhuǎn)車道循環(huán)左轉(zhuǎn)車道元胞從后往前 計算元胞間距離 如果小于沖突距離存入沖突點(diǎn)數(shù)組 如果大于沖突距離且本次距離大于上次距離時 退出該車道循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述車 輛直行左轉(zhuǎn)沖突解決方法的算法為準(zhǔn)備工作-路口元胞-----標(biāo)識屬于第幾個沖突點(diǎn)沖突點(diǎn)一--標(biāo)識包括哪幾個元胞；該沖突點(diǎn)是否被以被處理過(1) 、從后往前，移動直行車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)(2) 、從后往前，移動左轉(zhuǎn)車道上的車輛，直到?jīng)_突點(diǎn)(沖突點(diǎn)的車輛暫不處理)(3)、循環(huán)各個沖突點(diǎn)一以沖突點(diǎn)為研究對象 如果沖突點(diǎn)有車 移動該車確定考察車道為該車所在車道 如果沖突點(diǎn)沒有車確定考察車道為直行車道考察該車所在車道的下一輛車 if (這輛車可以到達(dá)該沖突點(diǎn))移動該車到?jīng)_突點(diǎn)該沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志循環(huán)與該沖突點(diǎn)連接的其他車道if(該車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理else if (該車能夠到達(dá)該沖突點(diǎn))停在沖突點(diǎn)前的第一個元胞上 elseif(不能到達(dá)沖突點(diǎn))以正常速度行駛 else C這輛車不會到達(dá)該沖突點(diǎn))if(該車在其他沖突點(diǎn)或該車前面存在另一個沖突點(diǎn))不處理else按該車速度移動該車循環(huán)與該沖突點(diǎn)連接的其他車道if(該車道上最靠近沖突點(diǎn)的車輛在另一個沖突點(diǎn)或之前存在另一個沖突點(diǎn)) 不處理else if (該車不能夠到達(dá)沖突點(diǎn))以目前速度行駛 else if (該車能夠到達(dá)沖突點(diǎn))判斷沖突點(diǎn)是否被占據(jù)，通過占據(jù)標(biāo)志一因為有可能被之前循環(huán)的其他車道上的車輛占據(jù)if(占據(jù))停在沖突點(diǎn)之前一個元胞或不動一己是之前 else (沒有被占據(jù)) 進(jìn)入沖突點(diǎn)沖突點(diǎn)被占據(jù)標(biāo)志。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所 述車輛行駛模型中自由行駛和跟馳行駛的區(qū)分方法為直接將車頭時距轉(zhuǎn)化為車輛間的元胞 距離，或者將速度與時間通過計算轉(zhuǎn)化為距離，并設(shè)定最小安全距離，如果兩連續(xù)車輛間距 離小于最小安全距離，則為跟馳，否則為自由行駛。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所 述車輛行駛模型的換道規(guī)則為由低車道向高車道換道，高位車道上的車輛尚未處理，車輛 首先考察高車道相同位置上的元胞是否有車輛占據(jù)，如果元胞為空，則將該車移動該元胞位 置，并推出對本車的處理，繼續(xù)低車道上其他元胞的處理，本車則根據(jù)高車道的車輛狀況， 隨著高車道中車輛一同處理；由高車道向低車道換填，低車道元胞已處理，本車首先按照行' 駛規(guī)則在本車道上正常行駛，在行駛結(jié)束時考察低車道相同位置是否有車輛，沒有車輛則換 道，否則本車不換道，退出循環(huán)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于元胞自動機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述 車輛行駛模型的超車規(guī)則為兩次換道的組合，將超車分解為超車前、超車中兩步，超車前 車輛判斷是否需要超車、如果超車是否可以換道，而超車中車輛則需要加速行駛， 一旦超越 原車道前車，則換回原車道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于元胞機(jī)的城市微觀交通流仿真系統(tǒng)，包括仿真內(nèi)核、初始化模型、人機(jī)交互模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和誘導(dǎo)與控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其中初始化模型由路網(wǎng)生成模型、車輛生成模型以及控制與誘導(dǎo)設(shè)備生成模型組成；仿真內(nèi)核則由車輛行駛模型與控制誘導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行模型組成；人機(jī)交互模型負(fù)責(zé)用戶對仿真系統(tǒng)中各種參數(shù)的設(shè)定以及整個交通網(wǎng)絡(luò)的屏幕顯示工作。本發(fā)明研究了城市微觀交通流仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計、車輛在不同路網(wǎng)位置的各種行駛規(guī)則以及構(gòu)造仿真系統(tǒng)所必需的其他一些組成部分，主要從整個微觀交通流仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)入手，給出程序運(yùn)行的總體框架，并對一些較為復(fù)雜的獨(dú)立部分進(jìn)行了相應(yīng)的簡化，使得系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更具有可行性。
文檔編號G08G1/00GK101561836SQ200910067608
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者劉建美, 賀正冰, 寧 賈, 馬壽峰 申請人:天津大學(xué)