摘

要：

隨著交通流模擬的需要及智能交通系統的發展，

出現了基于元胞自動機理論的交通流

模型。交通流模型是交通理論研究的重要問題，交通流元胞自動機模型的出現和發展為交通

流理論的研究提供了一種新的方向。文章主要介紹了單車道交通流元胞自動機模型，并對元

胞自動機模型的發展提出了展望。

關鍵詞：元胞自動機；單車道；交通流模型

中圖分類號：

tp301

；

u491

文獻標識碼：

a

文章編號：

2095-1302

(

2013

)

05-0023-03

0

引

言

現代社會普遍面臨嚴重的交通問題，對交通流理論的研究可以建立能描述實際交通一般

特性的交通流模型，以揭示控制交通流動的基本規律，從而有效地進行交通規劃、交通管理

與控制以及交通能源節約等方面的研究。

傳統的交通流模型主要有車輛跟馳模型、流體動力學模型、車輛排隊模型等。元胞自動

機(

ca

)模型是近年來發展起來的一種時間和空間都離散的動力學系統模型。散布在柵格

(

lattice?grid

)中的每一個元胞都有有限個狀態，它們遵循同樣的規則作同步更新，大量

元胞通過簡單的相互作用而構成動態系統的演化。

交通流元胞自動機模型簡單，

易于在計算機上實現，

并且能夠再現各種復雜的交通現象，

以反映交通流特性，如平均速度、密度、流量等參數。

1

交通流元胞自動機的歷史起源

2

元胞自動機的構成

所謂元胞自動機是一個無窮維的離散的動力學系統，主要由四部分構成，分別是元胞、

元胞空間、鄰居和演化規則

[2]

。其數學表達形式為：

ld

表示元胞空間，

元胞是元胞自動機的最基本的組成部分，

元胞所分布在空間上的網格

點的集合就是我們所說的元胞空間。

d

表示元胞空間的維數，目前的研究工作多集中在一維和二維元胞自動機上，本文討論

的是一維元胞自動機。

σ

表示元胞的有限狀態集，某一時刻，每一個元胞都有自己的狀態，元胞的狀態根據所

研究的問題而不同，可以是(

0

，

1

)二進制形式，也可以是(

0

，

1

，

2

，…)整數形式的離散

集。

n

表示所有元胞的鄰居的狀態集合，

為包含

n

個不同元胞的空間矢量，

表示為，

n

是鄰居

元胞個數，

。

δ

表示元胞自動機的演化規則，是根據元胞當前狀態及其鄰居狀態確定下一時刻該元胞

狀態的一個狀態轉換函數。

由以上可知，元胞自動機是由一個元胞空間和定義于該空間的狀態轉換函數所組成的。

3

交通流元胞自動機的產生

交通問題中的研究對象，都是不連續的，車輛運動有很大的隨機性和不確定性。元胞自

動機在模擬各種具有離散性和隨機性的自然現象方面的應用非常廣泛，由此啟發人們用它來

模擬交通問題

[3]

。

4

一維單車道元胞自動機模型

根據所研究交通特性的不同或研究角度的不同，可以提出不同的假設條件，采用不同的

元胞狀態更新原則，由此形成了不同的交通元胞自動機。本文主要介紹一維單車道元胞自動

機模型。

一維單車道模型研究車輛在一條車道上運動形成的交通流。其基本結構是：將一條車道

劃分為等尺寸的格點，每個格點看作一個元胞，其最多僅能有一輛車占據，每個元胞有兩種

狀態――空、被車占據；對時間進行離散化，并且等步長推進；取車輛位置、速度作為狀態

總結

以上是生活随笔為你收集整理的R语言元胞自动机单车道代码_一维单车道交通流元胞自动机模型综述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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