基於MATLAB的交通流元胞自動機仿真平台

《基於MATLAB的交通流元胞自動機仿真平台》是依託上海大學，由董力耘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於MATLAB的交通流元胞自動機仿真平台
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董力耘
• 依託單位：上海大學

中文摘要

本項目致力於開發一套基於MATLAB的交通流元胞自動機（微觀仿真）工具箱。通過汲取交通流研究的最新成果，建立起全面系統的模型標定、驗證和數據處理模組，集成目前主要的交通流分析方法，便捷地實現數據可視化和運算結果的動態顯示。開放的原始碼便於同行之間的交流並有助於程式的最佳化。該工具箱可套用於研究我國城市交通的非線性動力學特徵，建立可以描述城市交通流宏微觀特徵的元胞自動機模型，根據實測數據標定模型參數，通過高效快速的數值模擬仿真，利用實測結果檢驗所建模型的有效性和適用性，進而可以直接用於模擬一些實際的交通現象。本項目將為研製符合我國國情的交通分析和仿真軟體系統提供一個高效、便捷的開發平台。

結題摘要

本項目致力於開發一套基於MATLAB 的交通流元胞自動機（微觀仿真）工具箱。目前已經基本實現了項目的預期目標，充分考慮到MATLAB的特性，採用基於對象的編程方式，搭建了仿真軟體的構架，開發了相應的工具箱，並套用於快速路的單（多）車道交通流、城市道路交通流（含交通燈）以及典型交通瓶頸（如匝道，交織區）的建模和模擬。目前已經發表了學術論文12篇，被SCI、EI和ISTP檢索的各為7、1和1篇。主要成果包括：我們根據C 型雙側交織區的車輛換道特徵建立相應的換道規則，採用多車道元胞自動機模型研究交織區系統的交通流特性，發現但當主路或匝道擁擠時，交織區長度的增加可以明顯改善入口匝道的交通流狀況；利用多車道元胞自動機模型研究雙下匝道系統的交通流動態演化特徵。採用可變情報板來實現交通誘導, 著重分析駕駛員選擇目標匝道的決策行為及其對道路通行能力的影響；採用多車道元胞自動機模型研究有綜合待行區的孤立信號燈交叉口系統，分析了待行區長度和信號燈周期對道路通行能力的影響。結果表明綜合待行區的合理設定在進口流量較大時能明顯提高道路通行能力，減少交叉口停車時間，但同時也會增加停車次數；在城市地面道路交通中考慮了司機的預期效應，並指出合適的駕駛策略可減少交通污染。該工具箱可套用於研究我國城市交通的非線性動力學特徵，開發能夠描述我國典型交通特徵的元胞自動機模型，進而可以直接用於模擬一些實際的交通現象。本項目將為國內同行提供一個針對交通流元胞自動機模型的高效、便捷的開發平台。與此同時，我們對行人流的元胞自動機模型也開展了系列研究：採用改進的格子氣模型研究了周期邊界下通道內雙向行人流的自組織成行現象。其中考慮了視野的影響。數值結果表明，改進的模型可以快速地再現成行現象；將捷運站內行人流的交織運動簡化為連通雙通道內兩股行人通過瓶頸的情形。在推廣的格子氣模型引入背景場，使改進的模型可以刻畫捷運站內行人流的運動特徵；採用基於背景場的元胞自動機模型研究了人行橫道上的雙向行人流的自組織現象，其中行人之間的長程相互作用通過引入了行人視野來實現，數值模擬表明，該模型可以快速地再現成行現象，與實際觀測相符。此外我們還連續3年組織了行人流的實驗研究。在項目進行過程中，培養研究生6名（其中3名已經畢業）。