交叉口混合交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型及仿真研究

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1、物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014)010508交叉口混合交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型及仿真研究術(shù)張興強(qiáng))十汪瀅)胡慶華2)1)(北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，城市交通復(fù)雜系統(tǒng)理論與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044)2)(天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)西區(qū)辦公室，天津300462)(2013年7月22口收到；2013年9月23口收到修改稿)本文以右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車和直行自行車為對(duì)象研究交叉口混合交通流特性．基于交叉口機(jī)非干擾特性，將機(jī)動(dòng)車元胞模型和自行車元胞模型進(jìn)行了耦合，建立了考慮自行車穿越機(jī)動(dòng)車延時(shí)、機(jī)動(dòng)車穿越自行車間隙和沖突區(qū)占據(jù)處置等規(guī)則的交叉口混合交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型fNS

2、—BCA)．對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與直行白行車混合交通流進(jìn)行了仿真，從流量．車輛到達(dá)率關(guān)系、交通流相位相變、交通流相位一到達(dá)率一混合交通流狀態(tài)等方面研究了交叉口混合交通流的機(jī)非干擾機(jī)理．關(guān)鍵詞：混合交通流，機(jī)非干擾，元胞自動(dòng)機(jī)，微觀仿真PACS：05．50．+q，05．20．Jj，05．70．Fh，64．70．一PDOI：10．7498／aps．63．010508通流的能耗進(jìn)行研究，通過(guò)數(shù)值模擬研究不同最大1引言速度、不同車長(zhǎng)的混合交通流的能耗_6J．溫堅(jiān)等研究了在周期邊界條件下，最大速度、混合比例、車輛城市交叉口機(jī)非干擾嚴(yán)重降低了交叉口的通長(zhǎng)度、隨機(jī)減速概率對(duì)交通流模型能耗的影響【7】_行能力，增

3、加交通事故隱患．建立合理的微觀交叉Zhang建立了一種二維元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬平面口混合交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型，仿真分析交叉口混交叉口機(jī)一非沖突特性[8】．錢勇生采用元胞機(jī)對(duì)公合交通流特性和機(jī)非干擾特性具有較好的理論意共運(yùn)輸車輛占用率對(duì)2車道混合交通流的影響進(jìn)義．Hossain等建立了基于機(jī)動(dòng)車行為的模擬模型行了研究【9]．但是目前國(guó)內(nèi)外在利用元胞自動(dòng)機(jī)分析了混合車流速度與自行車比例之間的關(guān)系_1J．研究混合交通流時(shí)對(duì)交叉口內(nèi)機(jī)非干擾特性考慮Jiang等在EBCA1和EBCA2模型中引入了隨機(jī)慢的較少．因此本文對(duì)機(jī)動(dòng)車NaSch模型和自行車化模擬自行車受干擾情況[2】．Meng建立了基于元BC

4、A模型進(jìn)行耦合，建立平面交叉口混合交通流胞自動(dòng)機(jī)的摩托車與機(jī)動(dòng)車的單車道混合交通流NS—BCA模型．該模型規(guī)則主要由路段上車輛到達(dá)模型，分析摩托車流量、摩托車換道概率和道路通和駛出規(guī)則、路段上車輛演變規(guī)則和交叉u內(nèi)車輛行能力之間的關(guān)系[3】．李新剛等建立了直行自行演變規(guī)則3部分組成．建立了考慮自行車穿越機(jī)動(dòng)車和右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車的交叉口模型，引入連續(xù)兩個(gè)時(shí)步車延時(shí)規(guī)則、機(jī)動(dòng)車穿越自行車間隙規(guī)則和沖突區(qū)內(nèi)沖突點(diǎn)被同類車輛占據(jù)的概率來(lái)描述兩股交通被占據(jù)時(shí)的處置規(guī)則的交叉口混合交通流元胞自流在交叉口的沖突行為[4】．肖瑞杰等運(yùn)用NaSch模動(dòng)機(jī)NS—BCA模型．并對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與執(zhí)行自行車型，在周期性邊界

5、條件下，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬研究了混合交通流進(jìn)行了仿真從流量一車輛到達(dá)率關(guān)系、車輛的長(zhǎng)度、最大速度和混合比例系數(shù)對(duì)混合交通交通流相位相變、交通流相位一到達(dá)率～混合交通流流的影響【5J_田歡歡等基于NaSch模型，對(duì)混合交狀態(tài)等方面研究了交叉口混合交通流特性．閣家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：61104163)資助的課題十通訊作者．E-mail：zhangxq@bjtuedu．cn◎2014中國(guó)物理學(xué)會(huì)ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．a(chǎn)c．c禮010508—1物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014)010508規(guī)則包括加速、減速、

6、隨機(jī)慢化和車輛運(yùn)動(dòng)規(guī)則[1o]．2路段上車輛到達(dá)和駛出規(guī)則自行車在路段上按BCA模型規(guī)則進(jìn)行演化Il1]．駕駛員的反應(yīng)時(shí)間1s：右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車在路段上的最大2．1機(jī)動(dòng)車到達(dá)規(guī)則速度=5，在距離沖突元胞T為10個(gè)格子時(shí)，RI：ifX1t(t)>Vm，X1。t(t)表示t時(shí)步機(jī)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車出于安全的考慮開(kāi)始減速，其最大速度動(dòng)車進(jìn)口道Lanel上尾車位置；表示路段上機(jī)變?yōu)?3，當(dāng)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車離開(kāi)交叉口后，其最動(dòng)車的最大速度．大速度恢復(fù)為=5；白行車在路段上和交叉口R2：R1成立時(shí)，()

7、率；Xn。()表示t時(shí)4交叉口內(nèi)車輛演變規(guī)則步向Lane1上注入一輛新的機(jī)動(dòng)車位置．交叉口內(nèi)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車和直行自行車常常出現(xiàn)2．2機(jī)動(dòng)車駛出規(guī)則機(jī)非穿越的現(xiàn)象，因此需要根據(jù)機(jī)非干擾特性制定R3：ifXfirst(t)>L3．Xfit(t)表示t時(shí)步機(jī)動(dòng)合理的交叉口內(nèi)車輛的演變規(guī)則，從而真實(shí)地模擬車出口道Lane3上頭車位置；L3為L(zhǎng)ane3的長(zhǎng)度．這種機(jī)非干擾現(xiàn)象．為此本文建立了交叉口內(nèi)右R4：R3成立時(shí)，L~ne3上的頭