[发明专利]一种城市路段交通流仿真的方法

说明书

本发明涉及一种城市路段交通流仿真的方法，一种城市路段交通流仿真的方法，首先对车辆数据和道路数据进行初始化，将元胞空间网格化，并选取合适的元胞长度；接着进行仿真前的基本假设和约定；然后采用概率论方法描述司机的驾驶意愿；接着初始化元胞状态；然后选取仿真策略；然后在边缘生成车辆；然后更新车辆位置和状态，更新红绿灯状态；最后重复步骤S6与步骤S7，直到仿真结束。本发明基于元胞自动机模型与概率论方法模拟城市路段交通流，能够为交通流理论模型研究提供多样性的样本数据，可有效降低交通流研究的人力物力投入。

技术领域

本发明涉及交通工程技术领域，特别是一种城市路段交通流仿真的方法。

背景技术

交通流理论是一种以交通体为主要研究对象，综合探究流量、密度和速度之间关系的理论。它始于20世纪50年代，是交通工程理论的基础和新发展的领域之一，主要研究道路交通流运行规律。对交通流仿真的研究通常采用数学模型模拟交通流运行规律，仿真结果用来再现交通流时间和空间变化特征。元胞自动机模型已被广泛应用于模拟各类道路交通流特征和现象。目前已有多件专利获得授权或处于实质审查阶段，如：ZL201410541168.3，ZL 201510397815.2，CN106991251 A，2017.04.27，CN105975705 A，2016.05.13，CN106652564 A，2017.03.07等等。

交通流仿真具有强烈的随机特性，一般很难用统一数学模型描绘各种交通流特征。因此，基于概率的元胞自动机交通流仿真系统具有较宽和广泛的适用性。比如基于概率设置，可以模拟道路车辆数量的随机性，可以模拟车辆运行时速度、变道意愿和驾驶习惯等随机性，可以模拟如车辆故障、路障、事故等道路环境的随机性。这些往往是难以用简单的数学模拟统一描述的。此外，当前有不少交通流理论模型的验证实验研究是基于某个路段交通影像数据进行统计分析的，实验数据的获取常常需要花费较大的人力和财力，且难以具有广泛的交通流代表性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种城市路段交通流仿真的方法，基于元胞自动机模型与概率论方法模拟城市路段交通流，能够为交通流理论模型研究提供多样性的样本数据，可有效降低交通流研究的人力物力投入。

本发明采用以下方案实现：一种城市路段交通流仿真的方法，包括以下步骤：

步骤S1：对车辆数据和道路数据进行初始化，将元胞空间网格化，并选取合适的元胞长度；

步骤S2：进行仿真前的基本假设和约定；

步骤S3：采用概率论方法描述司机的驾驶意愿；

步骤S4：初始化元胞状态；

步骤S5：选取仿真策略；

步骤S6：在边缘生成车辆；

步骤S7：更新车辆位置和状态，更新红绿灯状态；

步骤S8：重复步骤S6与步骤S7，直到仿真结束。

进一步的，步骤S1中，所述车辆数据包括：元胞长度length、期望速度speed、加速过程值acc、司机变道概率p；所述道路数据包括：每个路段的元胞个数fig、车道数num、驶入流量car_in、驶出流量car_out、绿灯时长t_green、以及车流量。

进一步的，所述合适的元胞长度为6m。

进一步的，步骤S2具体包括：所述车流量为单位时间内驶入流量car_in与驶出流量car_out的差值。

进一步的，步骤S2中所述基本假设与约定具体包括：

假定所有的车辆都是一样长的，且每辆车占据一个元胞，一个元胞的长度既包括车身长度，又包含了该车辆与前后车的间距；

假定所有车的性能都是相同的，即具有一样的加速能力和加速度；