交通流元胞自动机模型综述.pdf

第23卷第1期公路交通科技Vol23No1
2006年1月JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentJan2006

文章编号:10020268(2006)01011005
交通流元胞自动机模型综述

郑英力,翟润平,马社强
(中国人民公安大学交通管理工程系,北京102623)

摘要:随着交通流模拟的需要及智能交通系统的发展,出现了基于元胞自动机理论的交通流模型。交通流元胞自动机
模型由一系列车辆运动应遵守的运动规则和交通规则组成,并且包含驾驶行为、外界干扰等随机变化规则。文章介绍
了交通流元胞自动机模型的产生与发展,总结和评述了国内外各种元胞自动机模型,并对元胞自动机模型的发展提出
展望。
关键词:元胞自动机;交通流;微观模拟;模型
中图分类号:U4911+23文献标识码:A

SurveyofCellularAutomataModelofTrafficFlow

ZHENGYingli,ZHAIRunping,MASheqiang
(DepartmentofTrafficManagementEngineering,ChinesePeoplesPublicSecurityUniversity,Beijing102623,China)

Abstract:WiththeincreasingdemandoftrafficflowsimulationandthedevelopmentofITSresearch,thetrafficflowmodelbasedon
cellularautomatahasbeendevelopedCellularautomatamodeloftrafficflowincorporatesaseriesofvehiclemovementrulesandtraffic
regulationsMeanwhile,themodelworksundersomestochasticrulestakingintoconsiderationofdriversbehaviorsandambientinterfer
encesThispaperintroducestheestablishmentanddevelopmentofcellularautomatamodeloftrafficflow,summarizesandcommentson
differentkindsoftypicalcellularautomatamodelsoftrafficflow,andfurthermore,presentsanewperspectiveforfurtherstudyofthe
model
Keywords:Cellularautomata;Trafficflow;Microscopicsimulation;Model

为若干个长度为L的元胞,一个元胞对应一辆或几
0引言
辆汽车,或是几个元胞对应一辆汽车,每个元胞的状
交通流理论是运用物理学和数学定律来描述交通态或空或是其容纳车辆的速度,每辆车都同时按照所
特性的理论。经典的交通流模型主要有概率统计模建立的规则运动。这些规则由车辆运动应遵守的运动
型、车辆跟驰模型、流体动力学模型、车辆排队模型规则和交通规则组成,并且包含驾驶行为、外界干扰
等[1]。20世纪90年代,随着交通流模拟的需要及智等随机变化规则。(2)能够再现各种复杂的交通现
能交通系统的发展,人们开始尝试将物理学中的元胞象,反映交通流特性。在模拟过程中人们通过考察元
自动机(CellularAutomata,简称CA)理论应用到交胞状态的变化,不仅可以得到每一辆车在任意时刻的
通领域,出现了交通流元胞自动机模型。速度、位移以及车头时距等参数,描述交通流的微观
交通流CA模型的主要优点是:(1)模型简单,特性,还可以得到平均速度、密度、流量等参数,呈
特别易于在计算机上实现。在建立模型时,将路段分现交通流的宏观特性。

收稿日期:20040927
作者简介:郑英力(1971-),女,福建宁德人,讲师,研究方向为交通控制与仿真(zhengyl71@sinacom)
第1期郑英力,等:交通流元胞自动机模型综述111

(1)加速规则:如果v(t)%vmax,则v(t+1)=min
1交通流CA模型的产生与发展
(vmax,v+1)。
20世纪40年代,冯诺伊曼(JvonNeumann)最(2)减速规则:如果v(t)>gap,则v(t+1)=gap。
早提出元胞自动机理论,用于模拟生命系统所具有的