多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露了一種多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法，所述方法包括多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型；在多時段的延時動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，離散多通道的車輛數(shù)學(xué)模型；根據(jù)三種決策表的情況，給出交通流模型的可能形式。本發(fā)明通過對動力系統(tǒng)的道路交通流量的研究，針對多車道、路況可變、流量可變的復(fù)雜交通環(huán)境進行建模，利用前后多時間段對道路交通流量的相互影響，能夠模擬真實的道路交通流量變化，對于控制交通流量以及分析交通系統(tǒng)的特點是有效的。
【專利說明】多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及交通仿真領(lǐng)域，特別涉及一種多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]智能交通系統(tǒng)將先進的信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合地運用于整個交通運輸管理體系，用于解決城市交通擁堵、交通事故頻發(fā)等日益嚴重的交通問題，其中對交通流量進行分析和預(yù)測是智能交通系統(tǒng)研究的重要問題之一。
[0003]各國研究學(xué)者已經(jīng)將很多方法用于交通流量的分析和預(yù)測，到目前為止交通模型主要分為三類:粒子模型、流體動力學(xué)模型和動力學(xué)模型。我們研究的是第三種方法，它描述了在時間和空間演變的宏觀變量(如密度，流速，流量等)。
[0004]近年來，許多科學(xué)家以不同的方式將動力學(xué)理論用于交通流量的分析和預(yù)測。例如:在空間均勻的情況下，車輛沿行車線分布的動力學(xué)數(shù)學(xué)方程；在廣義離散速度動力學(xué)理論基礎(chǔ)上自然變化的新型模型。在離散的動力學(xué)理論方面，有的模型是通過引入變量的活動模式，構(gòu)成了不同廣義的車輛行為驅(qū)動系統(tǒng)；還有通過實驗數(shù)據(jù)的比較，提出了一個結(jié)束條件，給定速度密度圖的兩個參數(shù)，便可決定道路上車輛的流動從疏松過渡到擁擠對環(huán)境條件的影響。
[0005]但是在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:由于實際城市交通中，時間段的前后作用，會直接影響交通流量的分析和預(yù)測。那么，如何實現(xiàn)交通流量前后時間段的影響是現(xiàn)有技術(shù)中的一個問題。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法，所述方法通過對動力系統(tǒng)的道路交通流量的研究，針對多車道、路況可變、流量可變的復(fù)雜交通環(huán)境進行建模，利用前后多時間段對道路交通流量的相互影響，控制交通流量。
[0007]為了達到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種多延時的交通流量仿真方法，所述方法包括:多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型；在多時段的延時動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，離散多通道的車輛數(shù)學(xué)模型；根據(jù)三種決策表的情況，給出交通流模型的可能形式。
[0008]為了使所有與描述交通相關(guān)的變量都在[0，1]之間，對變量都進行歸一化。模型中有關(guān)的向量定義如下:
[0009]χ:代表考察點的位置；V:代表道路暢通時的車輛速度；
[0010]t:代表時間；P:代表最大交通流量時的道路總密度；
[0011]η:是相互作用率(每一車道單位時間內(nèi)相互作用的數(shù)量)。
[0012]設(shè)定η 種不同的速度:0 = V1 < V2 <…< Vi < — < vn = I, (i=l,..., η)。
[0013]一條高速公路包含有P條車道，從慢速道到快速道做標記編號，假設(shè)在任意一條j(j = 1，...，P)車道上的速度以相同的方式離散化。
[0014]用表示在給定的時間和空間中，j車道上速率為V1的車輛數(shù)量。
[0015]用表示一輛在r車道以速率Vh行駛的候選車輛，與在相同車道上以速率Vk行駛的外來車輛的作用下，換道到j(luò)車道，速度變?yōu)閂1的概率密度，我們把這個概率密度稱為決策表。
[0016]通過上面的變量定義，得到多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型，每條車道都滿足以下方程:
【權(quán)利要求】
1.一種多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法，其特征在于，所述方法包括: 多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型； 在多時段的延時動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，離散多通道的車輛數(shù)學(xué)模型； 根據(jù)三種決策表的情況，給出交通流模型的可能形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法，其特征在于，所述多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型，包括: 為了使所有與描述交通相關(guān)的變量都在[O，I]之間，對變量進行歸一化。模型中有關(guān)的向量定義如下: X:代表考察點的位置；V:代表道路暢通時的車輛速度； t:代表時間；P:代表最大交通流量時的道路總密度； η:是相互作用率(每一車道單位時間內(nèi)相互作用的數(shù)量)。
設(shè)定 η 種不同的速度:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的向量定義方法，其特征在于，多車道上的交通流的簡單數(shù)學(xué)模型，每條車道都滿足以下方程:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多延時動力系統(tǒng)的交通流量仿真方法，其特征在于，在多時段的延時動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，離散多車道的車輛數(shù)學(xué)模型為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多延時動力系統(tǒng)的車輛數(shù)學(xué)模型，其特征在于，根據(jù)三種決策表的情況，給出交通流模型的可能形式。 假設(shè)候選車輛的速度為Vh，外來車輛的速度為vk，考慮車速變化的三種情況:vh < Vk, Vh> Vk和Vh = Vk,對于每種情況，計算候選車輛換道和不換道的決策表的情況，得到交通流模型的可能形式:
【文檔編號】G08G1/00GK103473921SQ201310309477
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】狄嵐, 梁久禎, 顧雨迪 申請人:江南大學(xué)