摘

要：

隨著交通流模擬的需要及智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，

出現(xiàn)了基于元胞自動機(jī)理論的交通流

模型。交通流模型是交通理論研究的重要問題，交通流元胞自動機(jī)模型的出現(xiàn)和發(fā)展為交通

流理論的研究提供了一種新的方向。文章主要介紹了單車道交通流元胞自動機(jī)模型，并對元

胞自動機(jī)模型的發(fā)展提出了展望。

關(guān)鍵詞：元胞自動機(jī)；單車道；交通流模型

中圖分類號：

tp301

；

u491

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

a

文章編號：

2095-1302

(

2013

)

05-0023-03

0

引

言

現(xiàn)代社會普遍面臨嚴(yán)重的交通問題，對交通流理論的研究可以建立能描述實(shí)際交通一般

特性的交通流模型，以揭示控制交通流動的基本規(guī)律，從而有效地進(jìn)行交通規(guī)劃、交通管理

與控制以及交通能源節(jié)約等方面的研究。

傳統(tǒng)的交通流模型主要有車輛跟馳模型、流體動力學(xué)模型、車輛排隊(duì)模型等。元胞自動

機(jī)(

ca

)模型是近年來發(fā)展起來的一種時(shí)間和空間都離散的動力學(xué)系統(tǒng)模型。散布在柵格

(

lattice?grid

)中的每一個元胞都有有限個狀態(tài)，它們遵循同樣的規(guī)則作同步更新，大量

元胞通過簡單的相互作用而構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)的演化。

交通流元胞自動機(jī)模型簡單，

易于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，

并且能夠再現(xiàn)各種復(fù)雜的交通現(xiàn)象，

以反映交通流特性，如平均速度、密度、流量等參數(shù)。

1

交通流元胞自動機(jī)的歷史起源

2

元胞自動機(jī)的構(gòu)成

所謂元胞自動機(jī)是一個無窮維的離散的動力學(xué)系統(tǒng)，主要由四部分構(gòu)成，分別是元胞、

元胞空間、鄰居和演化規(guī)則

[2]

。其數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

ld

表示元胞空間，

元胞是元胞自動機(jī)的最基本的組成部分，

元胞所分布在空間上的網(wǎng)格

點(diǎn)的集合就是我們所說的元胞空間。

d

表示元胞空間的維數(shù)，目前的研究工作多集中在一維和二維元胞自動機(jī)上，本文討論

的是一維元胞自動機(jī)。

σ

表示元胞的有限狀態(tài)集，某一時(shí)刻，每一個元胞都有自己的狀態(tài)，元胞的狀態(tài)根據(jù)所

研究的問題而不同，可以是(

0

，

1

)二進(jìn)制形式，也可以是(

0

，

1

，

2

，…)整數(shù)形式的離散

集。

n

表示所有元胞的鄰居的狀態(tài)集合，

為包含

n

個不同元胞的空間矢量，

表示為，

n

是鄰居

元胞個數(shù)，

。

δ

表示元胞自動機(jī)的演化規(guī)則，是根據(jù)元胞當(dāng)前狀態(tài)及其鄰居狀態(tài)確定下一時(shí)刻該元胞

狀態(tài)的一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)。

由以上可知，元胞自動機(jī)是由一個元胞空間和定義于該空間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成的。

3

交通流元胞自動機(jī)的產(chǎn)生

交通問題中的研究對象，都是不連續(xù)的，車輛運(yùn)動有很大的隨機(jī)性和不確定性。元胞自

動機(jī)在模擬各種具有離散性和隨機(jī)性的自然現(xiàn)象方面的應(yīng)用非常廣泛，由此啟發(fā)人們用它來

模擬交通問題

[3]

。

4

一維單車道元胞自動機(jī)模型

根據(jù)所研究交通特性的不同或研究角度的不同，可以提出不同的假設(shè)條件，采用不同的

元胞狀態(tài)更新原則，由此形成了不同的交通元胞自動機(jī)。本文主要介紹一維單車道元胞自動

機(jī)模型。

一維單車道模型研究車輛在一條車道上運(yùn)動形成的交通流。其基本結(jié)構(gòu)是：將一條車道

劃分為等尺寸的格點(diǎn)，每個格點(diǎn)看作一個元胞，其最多僅能有一輛車占據(jù)，每個元胞有兩種

狀態(tài)――空、被車占據(jù)；對時(shí)間進(jìn)行離散化，并且等步長推進(jìn)；取車輛位置、速度作為狀態(tài)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的R语言元胞自动机单车道代码_一维单车道交通流元胞自动机模型综述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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