• ISSN 0258-2724
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车路协同下基于元胞自动机的精细交通流模型

李珣 程硕 吴丹丹 张蕾 王晓华

李珣, 程硕, 吴丹丹, 张蕾, 王晓华. 车路协同下基于元胞自动机的精细交通流模型[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220830
引用本文: 李珣, 程硕, 吴丹丹, 张蕾, 王晓华. 车路协同下基于元胞自动机的精细交通流模型[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220830
LI Xun, CHENG Shuo, WU Dandan, ZHANG Lei, WANG Xiaohua. Refined Traffic Flow Model Based on Cellular Automaton Under Cooperative Vehicle Infrastructure System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220830
Citation: LI Xun, CHENG Shuo, WU Dandan, ZHANG Lei, WANG Xiaohua. Refined Traffic Flow Model Based on Cellular Automaton Under Cooperative Vehicle Infrastructure System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220830

车路协同下基于元胞自动机的精细交通流模型

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220830
基金项目: 国家自然科学基金项目(61971339);陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JM407)
详细信息
    作者简介:

    李珣(1981—),男,教授,研究方向为多移动机器人协同控制技术,E-mail:lixun@xpu.edu.cn

  • 中图分类号: U495

Refined Traffic Flow Model Based on Cellular Automaton Under Cooperative Vehicle Infrastructure System

  • 摘要:

    针对经典元胞自动机交通流模型中元胞尺寸难以准确表达车辆间位置关系的问题,提出通过细化元胞尺寸对基于元胞自动机的双车道模型(symmetric two-lane cellular automaton,STCA)进行改进的方案. 首先,分析城市道路双车道环境下的位置、速度、加速度以及车辆间的相互影响,并基于元胞自动机搭建相应数值模型,特别地,针对现有基于元胞自动机的交通流模型与实际车辆行驶现象不符的问题,改进其道路尺寸和元胞表征形式,建立精细化元胞自动机车道模型;其次,结合实际车路环境,对STCA模型中的道路堵塞、换道等行为重新定义,并将车道规则与精细化车道模型相结合,建立新的交通流模型STCA-CH;最后,与STCA、STCA-I、STCA-S、STCA-M模型相对比,通过分析在不同车辆密度下的平均速度、平均流量、换道频率及时空图,验证STCA-CH模型有效性. 结果表明,STCA-CH模型的换道频率相较于STCA-M模型提高约21.14%,最大平均流量较STCA-I、STCA-S和STCA-M模型分别提升约25.76%、11.3%和3.75%.

     

  • 图 1  元胞自动机双车道车辆位置、速度示意

    Figure 1.  Vehicle position and speed in STCA model

    图 2  精细化的双车道车辆速度、位置示意

    Figure 2.  Vehicle position and speed in refined STCA model

    图 3  道路阻塞示意

    Figure 3.  Road congestion

    图 4  5种模型在不同车辆密度下的平均速度、平均流量对比

    Figure 4.  Comparison of average speed and average flow of five models under different vehicle densities

    图 5  5种模型在不同车辆密度下的换道频率对比

    Figure 5.  Comparison of lane changing frequencies of five models under different vehicle densities

    图 6  不同遵守率下双车道模型的平均速度、平均流量对比

    Figure 6.  Comparison of average speed and average flow for two-lane model under different compliance rates

    表  1  5种元胞自动机交通流模型的时空图对比

    Table  1.   Comparison of space-time diagrams of five kinds of cellular automaton-based traffic flow models

    车道 SCTA STCA-I STCA-S STCA-M STCA-CH
    左车道
    右车道
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-30
  • 修回日期:  2023-04-27
  • 网络出版日期:  2024-10-22

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