基于元胞自动机的双向车道城市路网模型及仿真实现

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1、中文图书分类号：TP311密级：公开UDC：004学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：基于元胞自动机的双向车道城市路网模型及仿真实现论文作者：刘东东领域：软件工程指导教师：何坚副教授论文提交日期:2016年6月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP311学号：S201325019密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于元胞自动机的双向车道城市路网模型及仿真实现英文题目：THEMODELANDITSSIMULATIONOFURBA

2、NROADNETWORKWITHTWOWAYLANEBASEDONCELLULARAUTOMATA论文作者：刘东东领域：软件工程研究方向：嵌入式软件与系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：何坚副教授所在单位：软件学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学I独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

3、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：刘东东日期：2016年6月12日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：刘东东日期：2016年6月12日导师签名：何坚日期：2016年6月12日I摘要摘要近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市居民对交通运输的

4、需求日益增加，拥有车辆的居民所占比例显著增加，给城市交通带来了很大的压力，大城市交通拥堵日益严重。城市道路交通流的仿真研究，对于分析交通拥堵原因，合理规划交通线路和规则具有重要的意义。元胞自动机是时间、空间和状态均离散的一种模型，并且计算机仿真方便，因此其成为道路交通流研究的一个有力工具。另外，本文将粗糙集的基本理论引入到交通流模型中，应用粗糙集理论对那些不容易直接获得的数据进行处理和分析，得到新的决策规则，使得城市交通路网模型更接近实际交通现象。本文所做的主要工作和成果如下：（1）首先介绍了创建双向车

5、道城市路网模型的基础理论（包括元胞自动机理论以及道路交通流理论），同时，还介绍本文使用的粗糙集理论；（2）研究了单车道的车辆自由行驶模型和多车道的车辆换道模型等基础模型；然后，通过对NaSch模型和BML模型的耦合模型进行了改进，构建了适用于路网的车辆前进子模型、车辆换道子模型、车辆左转子模型及车辆子右转模型等元胞自动机模型，并基于这些模型分析了车辆前进子模型中的随机慢化概率、慢启动概率，车辆换道子模型中的换道概率等因素对城市道路交通流的影响；（3）将粗糙集理论应用于城市交通路网模型并进行模糊控制，分析

6、提炼了慢启动概率、随机慢化概率、换道概率的决策规则，创建了基于粗糙集的交叉路口信号灯控制规则，并对新的模型进行了仿真分析；（4）利用面向对象的程序设计方法，结合MATLAB实现了基于元胞自动机的双向车道城市路网模型的仿真系统。系统能够模拟不同条件下的道路交通的运行情况，还可以直观地看到路网中车辆的运行状态等信息；同时，还可以保存模型演化过程中产生的数据，通过对生成的数据进行分析，本系统可以准确的反映城市道路交通中的许多现象。关键词：元胞自动机;交通流;粗糙集;仿真系统I北京工业大学工程硕士专业学位论文A

7、bstractWiththerapiddevelopmentofsocialeconomyrecentyears,thedemandoftransportationvehiclesincreasequickly,whichledtotheroadsareinserioustrafficcongestionandblockageinsomecities.Thereisaveryimportantpracticalsignificanceonresearchingandsimulatingtheinters

8、ectiontrafficflow.CellularAutomata(CA)isadiscretetime,discretespaceanddiscretestatemodel.Withtheadvantagesofsimplealgorithm,flexibleandcomputationalefficiency,CAbecomesanimportanttoolforthestudyofroadtrafficflow.Thistextin