交通系统仿真-9车辆跟驰模型.ppt

是一时间和空间都离散的动力系统。散布在规则格网中的每一元胞(Cell)取有限的离散状态，遵循同样的作用规则，依据确定的局部规则作同步更新。大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化。元胞自动机的构建没有固定的数学公式，构成方式繁杂，变种很多，行为复杂。故其分类难度也较大1992年，Nagel和Schreckenberg提出了STCA模型：该模型将一条车道假设为具有L个格点的一维直线链，其上随机分布着N个粒子(车辆)，平均密度ρ=N/L，每个粒子只与前后紧邻的粒子发生相互作用，每个格点在时刻要么空着，要么被一个粒子占据。格点的长度是堵塞时车辆的最小车头间距。步长的设定是任意的，通常为驾驶员的反应时间，即0.6~1.2。每个粒子根据与邻居的相互作用情况分别处于自后向前的运动或静止状态中。驾驶员在驾驶过程中以其所能达到的最大速度行驶，只有在必须停止时，才会停止。元胞自动机模型该模型可用如下运动规则表述：如果——车辆前方的空格的格点数则v以概率P减1，元胞自动机模型STCA模型的缺陷为：车辆的速度是车头时距的函数，不同车辆的速度是相互独立的，而且驾驶员的反应时间等于步长，所以车辆的最小车头时距不会小于反应时间。Ning针对STCA模型的缺陷，提出了TOCA模型，在该模型中，将描述驾驶行为不确定性的参数P分解为Pac和Pdc两个参数。元胞自动机模型TOCA模型的规则如下如果vgap/th，且vvmax，则v以概率Pac加1，即v=v+1如果vgap，则v=gap如果vgap/th，且v0，则v以概率Pdc减1，即v=v+1，x=x+vth——平均车头时距元胞自动机模型对交通系统的描述实践了—种用离散化模型描述离散化问题的思想，避免了流动比拟下确定性方程的严格假设及求解离散化对真实信息的损失。但是元胞自动机模型的假设与实际的驾驶行为还存在着较大的差距，如何将元胞自动机模型与交通实际联系起来，还需要做大量的工作。六、生理—心理模型生理一心理模型也称反应点模型(ActionPointModels)简称AP模型。这类模型用一系列阈值和期望距离体现人的感觉和反应，这些界限值划定了不同的值域，在不同的值域，后车与前车存在不同的影响关系。生理—心理模型是一种跟驰决策模型(CarFollowingDecisionModel)。生理—心理模型Michaels将车辆跟驰状态划分为三个阶段：第一阶段，两车的速度差低于速度感知阈值，驾驶员仅仅通过对距离变化的感知来确定他是否处于逼近状态；第二阶段，速度差超过阈值，驾驶员降低车速，从而使视角变化率维持在阈值或其附近；第三阶段，驾驶员在一个确保车辆驾驶和速度控制的车头时距下，尽量将相对速度保持为零。生理—心理模型w——观察目标的宽度R——观察者与目标之间的距离；θ——视角。一旦超过这个速度感知阈值，驾驶员将选择减速，使相对速度的感知不超过这个阈值。Michaels感知界限值模型：在AP模型中，如何最终确定感知阈值是非常重要的，因为驾驶员将根据它来决定是加速、减速还是保持原速，直到突破某个阈值为止，否则驾驶员感觉到状态没有发生变化或至少变化率没有改变。Mcheals模型中划分跟驰状态的阈值是驾驶员的感知阈值。但是在实际中存在大量超过感知阈值而驾驶员未有所反应的事例。1974年Wiedemann提出以行为阈值划分跟驰状态，并建立了一个行为阈值模型(BehavioralThresholdModel)。以后，Burnham和Bekey，Lee，Kumamoto，Frizsche及Zhang，Y.L分别建立了不同的行为阈值模型。行为阈值模型充分考虑了驾驶员的生理、心理因素对驾驶行为的影响和制约，及由此而产生的不同驾驶行为，从建模方法上更接近实际情况，也最能描述大多数我们日常所见的贺驶行为，这是行为阈值模型的最大优点所在。在行为阈值模型中研究的最为深人，最符合实际驾驶行为的是Wiedemann建立的MISSION模型。行为阈值模型的缺点在于模型的参数较多，子模型之间的相互关系比较复杂，并且对于各种阈值的调查观测比较困难参考文献阅读KikuchiCarfollowingmodelbasedonafuzzyinferencesystem.1992EdieL.C.Car-followingandSteady-stateTheoryforNoncongestedTraffic.Oper.Res.,1961,9(1)PipesLA.CarFollowingModelsandtheFundamentalDiagramofRoadTraffic.