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1、第26卷第8期计算机仿真2009年8月文章编号:1006-9348(2009)08-0246-03基于元胞自动机的行人模型仿真研究陈志鹏,薛惠锋,寇晓东(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:为了直观地显示行人行走的特性以及与车流之间的相互作用,在分析行人交通特性后,以元胞自动机(CA)和规则描述为理论基础,提出基于CA的行人仿真模型,利用VC建立相对于其他交通对象的行人避让模型,最后用OpenGL对模型进行可视化渲染。方法以模型与现实世界的高相似性有效克服了精确数学模型在仿真行人交通时的难题。结合行人CA模型和
2、行人避让模型开发了混合交通流仿真试验原形系统。仿真结果表明,方法有效地模拟了现实交通状况,在城市交通规划、交通需求管理和交通控制等领域有广泛的应用前景。关键词:元胞自动机;行人交通流;系统仿真;冲突/避让模型中图分类号:TP29文献标识码:ASimulationofPedestrianModelBasedonCellularAutomatonCHENZhi-peng,XUEHui-feng,KOUXiao-dong(CollegeofAutomation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,
3、XipanShanxi710072,China)ABSTRACT:Afteranalyzingthecharacteristicsofpedestriantransportation,itssimulationmodelbasedoncellularautomaton(CA)isproposed,whichmakesCAandruledescriptionasitstheoreticalfoundation.Thenapedestrianavoidingmodelisputforward.Foritshighcomparabi
4、litybetweenthemodelandrealworld,thistechniquesolvestheproblemmetbymathematicmodelingwhensimulatingpedestriantransportation.Finallyasimulationexperimentpro2totypesystemofhybridtransportationflowsisdevelopedbycombiningthepedestrianCAmodelwiththepedestriana2voidingmode
5、l.Theresultsofsimulationshowthatthistechniquecansimulatetherealistictransportationconditionef2fectively,andwillbewidelyusedinthefieldssuchascitytransportationprogramming,transportationdemandman2agementandtransportationcontrol.KEYWORDS:Cellularautomaton(CA);Pedestria
6、ntransportationflow;Systemsimulation;Conflicting/avoidingmodel杂和混乱,可以任意占据道路的任何地方,也可以很快改变1引言速度和方向,且人行道都是双向通行,加剧了行人之间的冲20世纪90年代中后期以来,中国城市化水平不断提高,突。考虑到行人行为的复杂性和不确定性,本文采用规则描城市交通压力随之增大。在此背景下,针对宏观尤其是中观述和元胞自动机相结合的方式对行人进行建模,并依据元胞及微观层次上城市交通问题的计算机仿真研究广泛开展,其自动机机理,从理论层面给出了行人避让策
7、略。这两方面的中基于元胞自动机(cellularautomaton,简称为CA)的交通流工作,有效地避免了精确数学模型在仿真行人交通时遇到的[1-9]难题。模型研究已取得较多成果。城市机动车的剧增及其带来的交通拥挤,使得目前对中微观层次城市交通问题的研究2CA原理过多集中在机动车流上,而对占总出行10%-20%的步行出行研究却不多见,但这类出行在整个城市交通体系中的重要针对城市交通的计算机仿真研究可分为三个层次:宏观性是显而易见的。层次,重点研究交通系统与社会经济系统之间的关系;中观行人交通的运动方式比机动车流与非机动车流更加
8、复层次,主要研究交通流在交通网络上的分布形态;微观层次,着重分析交通流中的车辆以及车辆间相互作用等。在城市基金项目:陕西省自然科学基金项目(2005F45)交通的中微观仿真中,常用的工具就是元胞自动机,它是定收稿日期:2008-06-19修回日期:2008-07-15义在一个
