交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014)010508交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究术张兴强)十汪滢)胡庆华2)1)(北京交通大学交通运输学院，城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京100044)2)(天津经济技术开发区西区办公室，天津300462)(2013年7月22口收到；2013年9月23口收到修改稿)本文以右转机动车和直行自行车为对象研究交叉口混合交通流特性．基于交叉口机非干扰特性，将机动车元胞模型和自行车元胞模型进行了耦合，建立了考虑自行车穿越机动车延时、机动车穿越自行车间隙和冲突区占据处置等规则的交叉口混合交通流元胞自动机模型fNS

2、—BCA)．对右转机动车与直行白行车混合交通流进行了仿真，从流量．车辆到达率关系、交通流相位相变、交通流相位一到达率一混合交通流状态等方面研究了交叉口混合交通流的机非干扰机理．关键词：混合交通流，机非干扰，元胞自动机，微观仿真PACS：05．50．+q，05．20．Jj，05．70．Fh，64．70．一PDOI：10．7498／aps．63．010508通流的能耗进行研究，通过数值模拟研究不同最大1引言速度、不同车长的混合交通流的能耗_6J．温坚等研究了在周期边界条件下，最大速度、混合比例、车辆城市交叉口机非干扰严重降低了交叉口的通长度、随机减速概率对交通流模型能耗的影响【7】_行能力，增

3、加交通事故隐患．建立合理的微观交叉Zhang建立了一种二维元胞自动机模型模拟平面口混合交通流元胞自动机模型，仿真分析交叉口混交叉口机一非冲突特性[8】．钱勇生采用元胞机对公合交通流特性和机非干扰特性具有较好的理论意共运输车辆占用率对2车道混合交通流的影响进义．Hossain等建立了基于机动车行为的模拟模型行了研究【9]．但是目前国内外在利用元胞自动机分析了混合车流速度与自行车比例之间的关系_1J．研究混合交通流时对交叉口内机非干扰特性考虑Jiang等在EBCA1和EBCA2模型中引入了随机慢的较少．因此本文对机动车NaSch模型和自行车化模拟自行车受干扰情况[2】．Meng建立了基于元BC

4、A模型进行耦合，建立平面交叉口混合交通流胞自动机的摩托车与机动车的单车道混合交通流NS—BCA模型．该模型规则主要由路段上车辆到达模型，分析摩托车流量、摩托车换道概率和道路通和驶出规则、路段上车辆演变规则和交叉u内车辆行能力之间的关系[3】．李新刚等建立了直行自行演变规则3部分组成．建立了考虑自行车穿越机动车和右转机动车的交叉口模型，引入连续两个时步车延时规则、机动车穿越自行车间隙规则和冲突区内冲突点被同类车辆占据的概率来描述两股交通被占据时的处置规则的交叉口混合交通流元胞自流在交叉口的冲突行为[4】．肖瑞杰等运用NaSch模动机NS—BCA模型．并对右转机动车与执行自行车型，在周期性边界

5、条件下，通过计算机模拟研究了混合交通流进行了仿真从流量一车辆到达率关系、车辆的长度、最大速度和混合比例系数对混合交通交通流相位相变、交通流相位一到达率～混合交通流流的影响【5J_田欢欢等基于NaSch模型，对混合交状态等方面研究了交叉口混合交通流特性．阁家自然科学基金(批准号：61104163)资助的课题十通讯作者．E-mail：zhangxq@bjtuedu．cn◎2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．ac．c礼010508—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014)010508规则包括加速、减速、

6、随机慢化和车辆运动规则[1o]．2路段上车辆到达和驶出规则自行车在路段上按BCA模型规则进行演化Il1]．驾驶员的反应时间1s：右转机动车在路段上的最大2．1机动车到达规则速度=5，在距离冲突元胞T为10个格子时，RI：ifX1t(t)>Vm，X1。t(t)表示t时步机右转机动车出于安全的考虑开始减速，其最大速度动车进口道Lanel上尾车位置；表示路段上机变为=3，当右转机动车离开交叉口后，其最动车的最大速度．大速度恢复为=5；白行车在路段上和交叉口R2：R1成立时，()

7、率；Xn。()表示t时4交叉口内车辆演变规则步向Lane1上注入一辆新的机动车位置．交叉口内右转机动车和直行自行车常常出现2．2机动车驶出规则机非穿越的现象，因此需要根据机非干扰特性制定R3：ifXfirst(t)>L3．Xfit(t)表示t时步机动合理的交叉口内车辆的演变规则，从而真实地模拟车出口道Lane3上头车位置；L3为Lane3的长度．这种机非干扰现象．为此本文建立了交叉口内右R4：R3成立时，L~ne3上的头