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'});
```