超速行为对交通流扰动影响的仿真研究

超速行驶是引起交通事故的主要原因之一,会造成巨大的人员与财产损失,基于元胞自动机对高速公路上的超速行为进行了研究.首先详尽分析了超速行驶特性,然后在现有的元胞自动机交通流模型基础上,构造了符合超速车辆特性的行驶规则,使之成为更符合现实道路状况的元胞自动机模型.该模型中的多种类型个体间交织影响,再现了现实交通流的非线性特点.运用新模型进行数值模拟仿真,发现超速行为将会降低交通流的平均速度,并且最终危害交通流的系统安全.     

一种基于路网网格化的微观交通仿真模型

针对采用元胞自动机进行微观交通仿真空间分辨率较差的特点,提出了一种基于道路路网网格的微观交通仿真模型.通过在仿真前或者仿真期间设定一维车道和二维路口网格的大小,对道路路网进行不同空间分辨率的分割,但在仿真车辆运动模型方面,仍采用元胞自动机模型进行仿真.这样既保留了元胞自动机进行交通仿真的优点,又克服了该方法在空间分辨率较差方面的缺点.文中还通过仿真实验,对一维路网网格和二维路网网格大小的设置对仿真结果的影响进行了分析.分析的结果表明：不同的仿真空间分辨率对车辆的平均速度和车道/路口占有率有较大的影响,但对流量的影响不显著.     

考虑公交车辆影响的城市交通流元胞自动机模型

城市道路上的车流主要是公交车和小汽车混合流,而一般交通流理论都是以小汽车流为对象进行研究和建模。在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上,提出了一种考虑公交车辆影响的多速混合车辆双车道元胞自动机模型,重新标定了元胞长度、运行车速、随机慢化机制,引入了公交车辆,设定了公交车停靠站、改进了车辆变换车道规则,小汽车与公交车不仅最大速度不同,而且车辆运行中占用元胞点数也不同。通过计算机对新模型进行模拟,再现了传统交通流三参数之间的关系,发现纯小车流与考虑公交车流相比阻塞项更为明显和规律,只要在车流中存在公交车,整个车流的流量和速度就会受到较大的影响。为进一步更好地描述城市混合交通流奠定了基础。     

弯路坡路上元胞自动机交通流仿真模型

从车辆动力学入手,分析含有弯度和坡度的路段对车辆行驶的影响,通过对N-S模型的修正得到了适用于弯路和坡路的元胞自动机模型,并且重新定义了弯路和坡路元胞的大小和更新规则。最后用改进的模型进行了仿真实验,仿真结果表明改进的模型能够更好的反映现实交通量之间的关系,证明了应用改进模型对弯路和坡路的仿真研究是可行的。     

局部车道缩减的双车道元胞自动机交通流模型研究

针对道路使用过程中可能发生的意外,考虑双车道有一条车道出现局部维护,车辆需要绕行的情况,在一维对称双车道元胞自动机模型的基础上,建立一种有局部车道缩减的双车道元胞自动机模型,结合实际交通情况给出计算机数值仿真的流量-密度图,分析受堵车道上的交通状况,并给出受堵车道的时空斑图。数值仿真结果显示,对于不同的延迟概率,整个路段都有相应的瓶颈流量,对受堵车道上的换道规则的调整有助于增加该车道上的换道车辆数,减少车辆的滞留。     

基于元胞自动机的地下矿火灾蔓延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿火灾发生时火灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用元胞来描述火焰蔓延能量单元,该单元用火焰温度、蔓延速度、烟雾浓度和有毒气体浓度等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于火灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成火灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析

在元胞自动机基本模型基础上,结合地铁人员疏散特征,开发一种扩展元胞自动机模型。模型采用危险度的概念来反映人员对地理位置的认识,以及火情对主观选择的影响作用,并引入附加危险度来实现人与人,人与障碍物之间的摩擦和排斥效应,该附加危险度随乘客运动实时调整。根据人行特征,采用八方向运动规则,结合人员密度确定乘客疏散速度,体现快即是慢的疏散规律。通过站台和站厅两幅总危险度图的布置,模拟整个地铁建筑中人员的逃生过程,以广州地铁二号线某中间站为例,分析了乘客高峰期和非乘客高峰期,以及地铁环境正常运行状态和火灾紧急运行状态下的疏散动态特征。仿真结果显示进入紧急模式下,即使乘客满员,楼梯和闸机的疏散能力能够满足地铁疏散要求。当预警滞后或控制不动作时,逃生所需时间有明显增加,整个疏散通道上,楼梯和站厅检票闸机处形成两处瓶颈,而且闸机疏散能力明显不足。     

地下煤矿瓦斯渗出、运移与积聚过程仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下煤矿生产过程中瓦斯渗出后在巷道网络系统中运移和积聚的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用瓦斯元胞来描述从工作面煤壁、采落的煤堆、围岩和采空区渗出的瓦斯能量单元;用格子元胞描述巷道格子及其状态,这些格子元胞均用瓦斯运移速度和瓦斯含量等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于瓦斯渗出、运移、稀释、积聚和排放等动态信息以及瓦斯积聚区域形成及其严重程度的量化指标及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成积聚在巷道系统中渗出、运移和积聚的仿真。     

混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型

针对现有自动-手动驾驶混合交通流元胞自动机模型未考虑智能网联车队队列行为,提出了考虑智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型,研究混入智能网联汽车车队的混合交通流特征。对混合交通流中的跟驰行为进行了分析,基于跟驰行为的特征,分别构建人工驾驶跟驰模式、自适应巡航模式、协同自适应巡航车队模式的元胞自动机规则,基于数值仿真实验对不同智能网联车渗透率下的混合交通流特性及拥堵情况进行了分析。结果表明：智能网联汽车的应用可显著提高道路通行能力和车辆平均速度,进而有效地缓解交通拥堵。     

基于CA模型的中小学放学门口道路交通仿真

研究基于元胞自动机模型的中小学放学期间学校门口道路交通流仿真问题.在STNS(symmetric two-lane Nagel-Schreckenberg)模型的基础上,建立一个受中小学放学影响下学校门口道路交织区段的元胞自动机模型,对放学期间的道路交通流特性进行了仿真,对驾私家车接学生和乘校车学生比例、学校错峰放学对道路交通流的影响进行了仿算实验分析.结果表明减少私家车接学生比例、增加乘校车学生比例、选择合适的错峰放学时间,可在保证交通安全的前提下达到抑制交通拥堵、减少车辆总通行时间从而提高道路实际通行能力的目的,证明了该仿真模型的正确性.     

行人运动仿真研究综述

行人运动仿真是近年来仿真领域研究的热点之一。从行人运动仿真的研究意义和研究内容出发,介绍了国内外行人运动仿真研究发展历程和研究现状,论述了行人运动仿真模型的三种类型,分析了成本效益元胞模型、元胞自动机模型、磁场力学模型、社会力学模型、排队网络模型五种典型的行人运动仿真模型的原理和适用条件。最后探讨了目前行人运动仿真研究中存在的问题及未来的发展前景。     

多出口条件行人疏散的元胞自动机模型

在行人疏散元胞自动机模型的基本框架下,提出了一种针对多出口条件的静态场计算方法,该方法能成功解决疏散空间中存在障碍物的问题,在此基础上设计了满足多出口条件行人疏散仿真需要的模型更新规则。之后通过对行人出口选择行为的影响因素进行分析,将行人出口选择行为的影响因素归结为行人主观因素、客观因素和随机因素。根据随机效用理论,用效用描述了行人出口选择行为,建立了行人出口选择行为的多项Log it模型,并以此为基础完善了模型更新规则中的出口选择规则。最后通过计算机编程仿真研究了行人疏散时的理性程度、影响因素的敏感性系数等模型参数对仿真结果的影响。通过仿真表明,该模型能有效地显现多出口条件行人疏散特性。     

考虑结伴行为的行人流场域元胞自动机模型

与行人流疏散情景不同，在行人流聚集过程中，行人动力学特性具有一些显著的特点，如对目标位置的选择相对模糊不清，结伴同行的行人组凝聚力明显，组内行人存在着明显的跟随行为. 论文以行人流聚集过程为研究对象，分析结伴行为对行 人流聚集动力学的影响，扩展场域思想，提出一种扩展的行人流场域元胞自动机模型. 模型运用感知区表示行人对周边环 境的感知能力，提出用组内场对同伴间彼此凝聚、相互牵制的结伴行为进行建模. 行人转移概率的计算新添了组内场因子并 考虑了行人忽略场值的微小变化而保持原地不动的情景. 模拟实验成功再现了行人对独立空间领域的需求和结伴行人的聚簇 成团现象，讨论了行人组尺寸对聚集时间、行人间平均间距的影响.     

银行风险传染的集合种群模型——基于元胞自动机的动态模拟

首先借助生物学集合种群理论构建了银行风险传染的模型;然后基于元胞自动机方法对银行风险传染的时间和空间的动态过程进行模拟,得出了影响银行风险传染的特征,提出了影响银行脆弱性传染速度的因素;最后, 在具有相同的传染率和灭绝率下, 对比了单点传染和三点传染到达稳定状态的时间步长. 对控制银行风险传染,保持银行稳定性具有重大意义. 此外,该模型不仅可以对银行系统脆弱性传染过程进行模拟和动态分析, 同样也适用于研究金融系统中其他金融机构间的风险传染问题.     

考虑指示标志的视野受限情况下人员疏散模型

为研究视野受限对行人疏散过程的影响,建立视野受限情况下行人疏散元胞自动机模型。模型中根据视野半径大小,将疏散空间划分为3个不同的区域,行人在不同区域有着不同的运动方式;定义不同的收益参数,用于计算行人运动收益矩阵,确定行人下一个时间步的目标位置;建立疏散场景,对不同行人初始密度,视野半径变化以及指示标志在不同区域进行仿真模拟,分析这些因素对行人疏散过程的影响。仿真结果表明：行人初始密度越大,所用疏散时间越长;视野半径增大有助于行人疏散,当视野半径增大到一定值后,对行人疏散效果增益不明显;房间内有指示标志情况下行人所用疏散时间要明显小于没有指示标志的情况,且盲目运动区有指示标志时行人疏散效率要高于墙壁可见区有指示标志的情况。     

基于演化博弈理论的疏散动力学研究

为了研究个体合作行为对行人整体疏散效率的影响,结合元胞自动机与社会力模型对疏散系统动力学与“合作行为”的共演化进行了研究,提出了基于演化博弈理论的疏散动力学研究方法。采用元胞自动机模型为基础仿真框架,利用社会力模型来表征行人间的心理斥力,通过演化博弈实现疏散个体策略更新。仿真实验结果表明：当博弈增益系数超过一定阈值时群体的稳定合作比率会急剧上升,且合作行为能有效促进疏散效率。     

基于机器学习的地铁行人流在线优化控制研究

为了实现高峰期地铁站行人流管控的在线优化，设计了基于机器学习的地铁站行人流管控算法框架。以某地铁车站早高峰的行人流管控流程为研究对象，利用Agent技术搭建地铁站行人流管控仿真模型。多次运行仿真模型可以获得深度学习网络的训练数据。通过对网络进行充分训练，得到优化调度策略。将网络接入地铁站行人流实时运行数据，实现实时优化管控。仿真实验表明：引入的深度强化学习框架可以实现在线优化，调度结果优于传统方法。     

带时间窗可回程取货车辆路径问题的元胞鱼群算法

在研究带时间窗可回程取货车辆路径问题数据模型的基础上,将人工鱼群算法的仿生学原理与元胞自动机的邻域邻域模型和状态迁移规则相结合设计了元胞鱼群算法.算法通过在每次迭代后进行元胞空间的信息交换,并利用交换序方法对鱼群算法进行重构,改善了对解空间的搜索性能.仿真实验结果表明,元胞鱼群算法有良好的寻优能力,具有一定的工程应用价值.