[发明专利]基于跟车行为的交通流微观仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于跟车行为的交通流微观仿真方法，采用一种新的元胞自动机模型进行交通流微观仿真，包括如下步骤：1）起始设定；2）从首辆更新车辆a开始更新；3）对车辆i进行状态更新更新，4）后车的车前行驶空间更新5）采集仿真数据；6）仿真结束条件判断；本发明采用的模型使用小元胞尺寸，可以通过调整参数对车辆特性和驾驶行为进行精细调节，方便不同条件下的交通流仿真模拟。模型的仿真流量和实测数据符合很好，并能描述交通系统的亚稳态和回滞现象。

主权项

1.一种基于跟车行为的交通流微观仿真方法，其特征在于，该仿真方法包括如下步骤：1）起始设定：将道路视为由rlength个元胞组成的离散格点链，所述元胞的尺寸为csize，用元胞取值等于1表示道路上该位置被车辆占据，元胞取值等于0表示道路上该位置没有车辆占据，设车辆长度为carsize，从道路起点开始，沿车辆行驶方向给车辆编号，所述车辆编号用i表示，则V_i(t)为第i辆车在t时刻的速度，X_i(t)为第i辆车车尾在t时刻的位置，计算所有车辆车前行驶空间gap_i(t)的初始值，所述初始值为第i辆车的车头与第i+1辆车的车尾的间距gap_i(t)＝X_i+1(t)-X_i(t)-carsize，V_max为车辆的最大速度，acc为车辆加速度，dec为车辆减速度，p为随机减速概率，k为安全驾驶参数，a为从车道上随机抽取的，每个步长更新中的首辆更新车辆的编号，T1为开始采集仿真数据的时间步长，T2为仿真程序运行的设定总时间步长，设定要建立的基于跟车行为的元胞自动机模型采用周期性边界条件，仿真的初始条件是将车辆根据道路初始车辆密度d均匀分配在道路上，N为分配后车道上车辆总数，所述车辆初速度取0到V_max间的整数随机值，然后从道路中随机选取一辆编号为a的车辆，其中1≤a≤N；2）将车辆a作为初始更新的车辆，令当前更新车辆编号i=a；3）对车辆i进行状态更新，具体步骤为：31）进行加速过程：车辆i按所述步骤1）中设定的车辆加速度acc进行加速，如果V_i(t)+acc大于步骤1）中设定的最大速度V_max，则将最大速度V_max作为加速后的车速的赋值，否则将作为加速后的车速的赋值；32）进行减速过程：如果所述步骤31）中得到的的加速后的车速大于车前方行驶空间gap_i(t)，则将所述前方行驶空间gap_i(t)的值作为减速后的车速的赋值，否则将步骤31）中得到的加速后的车速作为减速后的车速的赋值，所述车前方行驶空间gap_i(t)按以下方式确定：如果本次减速过程是第一个时刻的第一次减速过程，则gap_i(t)为所述步骤1）中得到的车前方行驶空间的初始值，否则为上一次更新后的车前行驶空间；33）随机慢化过程：车辆按随机减速概率p确定是否进行慢化，如不进行慢化则直接进入步骤34），否则根据所述步骤1）中设定的车辆减速度dec进行减速后进入步骤34），所述减速的具体方法为：用步骤32）得到的减速后的车速减去dec，如果小于0，则将0作为随机慢化后车速V_i(t+1)的赋值，否则将作为随机慢化后车速V_i(t+1)的赋值；34）车辆位置更新：将车辆i的位置更新为本时刻的位置X_i(t)的值与所述步骤33）中得到的随机慢化后车速V_n(t+1)的赋值之和，即X_i(t+1)＝X_i(t)+V_i(t+1)；4）提取下一车辆的编号j，如j=a，则表明所有车辆的状态均已更新，于是进入步骤5），否则用公式gpa_j(t)gap_j(t)+round(V_i(t+1)×(V_i(i+1)/V_max)^k)更新第j辆车的车前行驶空间后，将下一车辆的编号作为当前更新车辆编号i并回到步骤3），其中round(x)为对x四舍五入的取整函数；所述下一车辆的编号按如下方式确定：如本次更新车辆编号不为1，则下一车辆编号为i-1，如本次更新车辆编号为1，则下一车辆编号为N；5）根据下式将所有车辆的车前空间更新为车辆前方的空格元胞数：gap_i(t+1)＝X_i+1(t+1)-X_i(t+1)-carsize；然后判断是否满足t＞T1，如是，则统计仿真数据后进入步骤6），否则令t=t+1，并返回步骤2）：6）如果t≤T2，则令t=t+1，并返回步骤2），否则结束仿真流程。