现实道路交通基本都是异质交通流,即车辆尺寸大小各异(例如,小汽车与货车),车辆动力性能各异(例如,最大加、减速度,最大速度等)。因此,在周期边界条件下,建立单车道异质车流的NS元胞自动机模型,模型必须考虑上述车流构成的异质性,仿真分析随机慢化概率p与货车占比对数值仿真结果的影响。 题目具体要求:建模过程中,请给出详细的参数设置与说明;给出交通流模型的基本步骤和流程图;利用Matlab写出交通流模型仿真程序;

时间: 2023-06-27 08:04:28 浏览: 48
参数设置与说明: - 道路长度为L,单位为米; - 每个时刻t,车辆以速度v前进一个元胞长度d=5m; - 每个时刻t,车辆以概率p减速一个元胞长度d=5m; - 车辆最大速度v_max=25m/s; - 车辆最大加速度a_max=2m/s^2,最大减速度a_min=-4m/s^2; - 车辆长度分别为2m(小汽车)和4m(货车); - 车辆密度为k,单位为辆/km。 基本步骤: 1. 初始化道路,将车辆随机分布在道路上; 2. 对每个时刻t,按照以下方式更新车辆状态: - 计算车辆与前车之间的距离s,并根据当前速度调整车距; - 考虑前车的速度、位置等信息,计算车辆当前时刻的加速度; - 根据车辆当前速度和加速度更新车辆状态(位置和速度); - 考虑随机慢化概率p,有一定概率减速; 3. 重复步骤2,直到模拟结束。 流程图如下: ``` 1. 初始化道路 2. for t=1:T 3. for i=1:N 4. 计算车辆与前车之间的距离s 5. 根据当前速度调整车距 6. 计算车辆当前时刻的加速度 7. 根据车辆当前速度和加速度更新车辆状态(位置和速度) 8. 考虑随机慢化概率p,有一定概率减速 9. end for 10. end for ``` Matlab代码如下: ```matlab % 模拟参数设置 L = 500; % 道路长度 d = 5; % 元胞长度 v_max = 25; % 最大速度 a_max = 2; % 最大加速度 a_min = -4; % 最大减速度 p = 0.2; % 随机慢化概率 k = 50; % 车辆密度 % 初始化道路 n_cells = L / d; % 元胞数 road = zeros(1, n_cells); % 道路状态,0表示空车位,1表示有车 for i = 1:k road(i) = randi([1 2]); % 随机分布小汽车和货车 end % 模拟循环 T = 100; % 模拟时长 for t = 1:T for i = 1:n_cells % 计算车辆与前车之间的距离 if road(i) ~= 0 j = i + 1; while j <= n_cells && road(j) == 0 j = j + 1; end if j <= n_cells s = j - i; else s = n_cells - i + 1; end else s = Inf; end % 根据当前速度调整车距 v = min(road(i), v_max); if s <= v v = s - 1; end % 计算车辆当前时刻的加速度 if i == n_cells a = 0; else v_ahead = min(road(i+1), v_max); s_star = 2 + v + v * (v - v_ahead) / (2 * sqrt(a_max * a_min)); if s <= s_star a = -a_max; elseif v < v_ahead a = min(a_max, (s_star - s) / (v / 2)); else a = 0; end end % 根据车辆当前速度和加速度更新车辆状态(位置和速度) road(i) = max(road(i) + round(v) * d, 0); road(i) = min(road(i) + round(v + a) * d, n_cells); % 考虑随机慢化概率p,有一定概率减速 if rand() < p road(i) = max(road(i) - d, 0); end end end % 绘制车辆分布图 x = linspace(0, L, n_cells+1); y = x(2:end) - d/2; scatter(y(road==1), zeros(1, sum(road==1)), 'b'); hold on; scatter(y(road==2), zeros(1, sum(road==2)), 'r'); xlabel('Position (m)'); ylabel('Vehicle type'); ylim([-1 1]); legend({'Small car', 'Truck'}); ```

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