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基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真

该仿真系统是我2008年参加计算机仿真大奖赛时的作品,由于当时正值期末考试期间,没有太多时间,所以花了两个晚上时间做了一个简单的交通仿真系统。

城市交通通行能力主要是由干道上的信号交叉口的通行能力所控制,分析这些信号交叉口路段上一些易发生阻塞地点的车流通行能力,就能较好地进行道路通行能力分析。为再现城市平面交叉路口的交通流,建立了自动细胞仿真模型,可以仿真出不同输入流量条件下车辆在十字路口及其相关联的各条街道上的通行情况。我们将车辆流量分为高峰期、低峰期,分别仿真在这两种情况下允许左转和取消左转的车辆通行情况。我们发现高峰期左转会引起严重的交通堵塞,而低峰期左转对交通通行能力影响很小。

通过仿真可以看出当车辆处于高峰期的时候,左转将会形成交通堵塞,取消左转会缓解交通堵塞。当车辆处于低峰期的时候,左转对交通通行能力的影响很小,不必取消左转。左转车的比例也会影响交通通行能力,当左转车比例很大时,交通堵塞将会非常严重,当左转车比例很小时,对交通通行能力影响较小。

高峰期允许左转交通情况如图3-1,图中的绿色箭头表示交通灯,指示的方向为车辆通行方向(图3-1表示此时东西方向是绿灯)。高峰期取消左转交通情况如图3-2,低峰期允许左转交通情况如图3-3,低峰期取消左转交通情况如图3-4


《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-1高峰期允许左转

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-2高峰期取消左转

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

 

3-3低峰期允许左转

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-4低峰期取消左转

高峰期情况下允许左转和取消左转车辆的流量见图3-5,低峰期情况下允许左转和取消左转车辆的流量见图3-6,允许左转情况下高峰期和低峰期车辆的流量见图3-7

 《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-5高峰期允许左转和取消左转车流量

 《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-6低峰期允许左转和取消左转车流量

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

《基于自动细胞模型的平面交叉口的交通仿真》

3-7 允许左转情况下高峰期和低峰期车流量

结论一:通过图3-5和图3-6可以看出高峰期左转会引起交通堵塞,低峰期左转对交通通行能力影响很小。

结论二:通过图3-7我们发现一个问题,随着仿真周期的增加最后高峰期车辆的流量竟然小于低峰期车辆的流量,在我们的程序中高峰期车辆的产生概率设为30%,低峰期车辆的产生概率设为5%。这说明高峰期需要通行的车辆数量大约是低峰期需要通行的车辆数量的6倍,但是如果高峰期持续的时间比较长,则高峰期实际通行的车辆数量反而比低峰期实际通行的车辆的数量少。

通过结论一和结论二我们可以发现高峰期允许左转会引起严重的交通堵塞,而且随着高峰期的持续,这种堵塞情况会越来越严重。因此在高峰期取消左转是必要的。由于低峰期允许左转对交通影响不大,因此可以在低峰期期间允许左转。

总结:利用自动细胞仿真模型,对高峰期和低峰期十字路口及其相连接的各车道上的车辆运行情况实现了仿真。由于采用了随机产生车辆的方法,相同的输入条件多次运行程序会得到不同的结果,这样更有利于仿真车流这种随机性很强的问题。

本文尚存在许多需要改进的地方:车的模型可以参考VISSIM等现有交通仿真软件进行改进,如:模拟驾驶员的心里等;车辆换道方面可以进一步完善;软件的功能可以进行扩展,使界面更加友好。

 

 

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