[发明专利]一种考虑随机减速行为的单车道瓶颈交通流仿真方法

说明书

本发明公开一种考虑随机减速行为的单车道瓶颈交通流仿真方法。步骤为：(1)设置道路场景；(2)设置仿真参数；(3)判断车道上是否有车，若有车，则将车道上最前车作为初始更新的车辆，记更新车辆的标号为n；若没有车，则结束仿真；(4)更新车辆n的状态；(5)判断是否输出车辆n的仿真数据，若需要，则输出该时刻车辆n的数据；(6)判断是否存在后车，若存在，则提取后车的编号，重复步骤(4)；若不存在后车，则进行下一步骤；(7)更新仿真时间。该方法考虑了实际交通流中驾驶员减速特性，能够更准确的模拟出实际交通流的不同模式，更为精确的反映交通流运行状况。

技术领域

本发明涉及交通流仿真制作技术领域，特别是涉及一种考虑随机减速行为的单车道瓶颈交通流仿真方法。

背景技术

交通拥堵已成为破坏现代城市运营效率的严重问题之一。为了揭示交通拥堵的形成和演变特征，进行了大量的现场观察和测量。其中一个重要的进展是，Kerner发现存在两种类型的拥挤交通。一类为稳定的拥挤流，此时整体速度不小(或密度不大)，不会自发出现车辆堵塞，交通流整体是稳定的，并且可以存在很长时间。随着速度的降低(或密度的增加)，不稳定的拥挤流(第二种类型)出现，车辆会减速到非常低的速度或零，堵塞会自发出现。稳定的拥挤流和不稳定的拥挤流，都是十分重要的时空特征。

从拥挤形成方面来看，观测到的拥挤流的出现，是由于道路上存在瓶颈的原因。目前的很多模型无法描述瓶颈条件下稳定的拥挤流，进而无法正确解释交通堵塞。为此，在瓶颈条件下，能模拟稳定和不稳定的拥挤交通流模型有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述的很多模型无法描述瓶颈条件下稳定的拥挤流，进而无法正确解释交通堵塞的问题，而提供一种考虑随机减速行为的单车道瓶颈交通流仿真方法，使用者可以通过调整参数，得到特定密度下，不同瓶颈强度的交通流情况，通过模型仿真可以得到稳定和不稳定的拥挤流。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种考虑随机减速行为的单车道瓶颈交通流仿真方法，包括步骤：

(1)设置道路场景：设置道路长度为LEN_road，瓶颈位置LOC_rub，瓶颈长度LEN_rub，则瓶颈区域为[LOC_rub,LOC_rub+LEN_rub]；

(2)设置仿真参数：设置总车辆数N_veh以及道路上车辆自左向右的编号，设置每辆车初始时均匀分布在道路上，使用相同的速度VEL₀，设置每辆车的位置LOC_n，设置每辆车的速度VEL_n，设置开始输出数据时间与结束输出数据的时间T1，T2，设置开始输出数据位置与结束输出数据位置LOC1，LOC2；

(3)判断车道上是否有车，若有车，则将车道上最前车作为初始更新的车辆，记更新车辆的标号为n；若没有车，则结束仿真；

(4)更新车辆n的状态；

(41)设置最大速度限制，即车辆速度不能大于车辆所能行驶最大速度，如下式所示：

其中，表示x的上界为x_max，ACC是车辆的加速度，VEL_max是车辆的最大速度，GAP_n为车辆n在当前时刻与前车的间距，GAP_n＝LOC_n-1-LOC_n-δ，δ是前车轨迹与后车在轨迹在空间上的平移，即前后车所必须要保持的最小距离，timestep是仿真时间步长，VEL′_n，GAP′_n分别表示上一时刻的速度，上一时刻车辆与前车的间距；