文摘
印度城市被认为主要是混合交通街道上航行。建模涉及车辆的混合交通特点不同的速度、长度和宽度是一个具有挑战性的问题。基于细细胞系统的细胞自动机(CA)模型,提出了评价混合交通行为与汽车和摩托车中间车道宽度,在印度城市哪个更常见。最大的汽车流量与摩托车的存在(甚至)观察到的结果高于Na-Sch模型汽车。这一增长主要是由于改变行为。汽车流降低摩托车的密度增加。此外,提出了评估的影响车道改变行为对交通流的速度和流量使用的基本图速度流密度曲线。仿真结果表明,车道改变概率几乎没有影响交通流的速度和流量。
1。介绍
交通在多通道系统的行为是复杂和难以评估。显微分析是最科学的方法来分析这些交通情况,因为它认为每个车辆模型作为一个个体,可以集体交通流现象。细胞自动机(CA)模型是广泛使用的交通仿真模型由于其简单(1]。由于其快速性能用于计算机模拟、CA模型被认为是优于其他模型(2]。CA的想法是由约翰·路易斯·冯·诺依曼在1948年,当他使用他们学习生活生物系统(3]。CA更流行的年代Stephen Wolfram的作品(4];他相关的CA模型来科学的所有学科。CA模型主要有三种:随机模型,确定性模型,缓慢开始模型。1992年,内格尔和Schreckenberg提出了CA模型,可以再现大多数交通流的特征(5]。这是一个随机模型被广泛称为Na-Sch模型。
Na-Sch模型进一步简易为了繁殖更多的现实的交通现象。Biham和米德尔顿提出了一个二维的模型流量(6]。肯纳提出的三相转换模型和2002年Klenov7]。基于KKW模型,故障场景提出了田et al。8]。CA模型提出的重大进步Nagatani换道行为的交通流量(9]。研究者提出的两种粒子跳跃模型以及流体动态交通流模型(1,10]。等这些模型扩展的行人互动(11- - - - - -14),速度断路器(15),和双向运动(16)被用于交通流量分析。Maerivoet和沼泽4)提出了一个完整的回顾不同的细胞自动机模型。
常规的CA模型认为一个分析的工具。然而,在大多数亚洲国家,道路交通的混合交通流。在印度,交通组成由不同类型的车辆,如摩托车、汽车人力车(三个车夫)、汽车、公共汽车、卡车,甚至畜力交通工具。这混流是由车辆的不同大小、速度、能力、和加速度的能力。混合交通的参与在CA模型是必要的为了准确模拟世界在这些地区的交通条件。研究混合交通流分析使用CA模型是非常有限的16- - - - - -19][20.,21]。这些研究评估不同大小的影响交通流的车辆。Ez-Zahraouy et al ., 2004年计算的密度不同的条目率两个不同大小的汽车(17]。此外,不同的换道规则如对称(22- - - - - -24][25和不对称26,27)车道改变被研究人员提出。甚至研究进行了评估的影响交通流在编织部分(28在纺织领域,影响编织长度的长度,和车辆的概率生成操作可靠性入站连接(29日编织部分[],accident-induced交通行为30.]。一个et al。31日]研究车道分配在纺织领域的影响操作效率。佝偻病等。32)提出了一个扩展的单行线CA模型由一组换道规则。同样,杨et al。(2015)研究了交通与汽车和卡车的流量(18]。结构百分比的循环流量的影响(16),不稳定的加速,减速,车道改变自行车的19,20.,24,25],甚至交通nonmotorised [33)进行了研究。孟等人甚至研究的影响两个相互平行移动两轮摩托在同一车道(21]。
我们工作的主要目的是分析混合交通条件下,允许换道车辆在更高的速度。CA模型为混合交通流分析做考虑车道改变从左到右车道(从慢快巷巷)从右车道超车和左车道超车后,为了让其他气流车追上他们。
在印度,交通状况是完全不同的。交通流是混合型,很少遵循任何巷纪律。没有限制摩托车的位置占据最快的车道,不像在中国,不能骑摩托车在极左巷(左手在中国开车,孟et al。21])。有可能性的摩托车取代汽车,摩托车可以机动到左边或者右边取决于空间的可用性在前面。大部分的印度城市的道路几乎没有统一的车道宽度和路标。大多数印度城市道路的一个中间车道标记为两车道的宽度。有时由于这,更快的移动车很难超越速度的汽车在前面。由于随意运动的车辆,会有减少道路的容量,甚至导致路上创造人为的瓶颈。
最初的尝试已经取得了研究混合交通流的影响,尤其是摩托车不稳定行为的影响(19]。他们甚至认为从左边超车。在分析,他们试图包括速度的变化,车辆的长度和宽度。两个局域网et al。19和孟等。21)用细细胞系统在分析除以sublan单行道。局域网et al。19在他们的分析认为汽车占领向左或右sublan。但在现实世界中,汽车可能占据整个道路宽度上的任意位置。
在这项研究中,我们的目标是评估这混流流量的影响特点和评价的影响车道车辆的速度变化。因此,我们提出一个CA模型的所有可能的情况下在印度城市混合交通流条件。在这里,整个道路宽度分为四个sublan,每辆车将占用两个sublan,每个摩托车占据一个sublan。汽车和摩托车和自行车不得超越前面的车辆速度。摩托车可以占据最快的车道,摩托车的速度可以比汽车。此外,我们的目标是在评估换道概率的影响交通流的速度和流量。
2。模型
该模型扩展到NA-Sch模型允许更快的移动车辆的车道改变。随机模型有三个规则;加速和减速、随机和车辆运动,不像Na-Sch模型中,加速和减速分别提到。下面给出的细节Na-Sch模型。
NA-Sch模型(5L)上定义一个一维数组的大小;每个单元格是否为空或被汽车占据。每个车都有一个整数0和之间的速度 。每个更新四个平行的执行操作的所有车辆。步骤1加速度:如果速度车辆低于如果下一辆车之间的距离大于前面 ,速度是先进的,也就是说, 。步骤2减速:如果车辆看到了其他车辆 (与 ),然后,它减少了它的速度 ,也就是说, 。步骤3随机:概率 ,每辆车的速度(如果大于0)是减少了,也就是说, 。第四步汽车运动:每辆车是先进的网站。
在混合交通流分析,孟et al ., 2007年注册超车机会从一边(从右到左)。他们将车道宽度分成三个子块。在这个模型中,整个宽度的道路分为四个sublan。这是因为,在印度,大多数巷既不是单行道,也不是两个车道;他们中间车道通常在5 - 6米之间。汽车的平均长度是4.0米,因为大多数汽车制造在印度受到子4 m的类别,甚至政府的征税率强调这允许较小的税收相比更大的汽车。同样,摩托车的平均长度等于2.5 m;因此,不超过一个摩托车可以占据的空间一辆车在一个完整的交通堵塞。
路的长度分为四个虚拟sublan离开sublane (LSL),左中间sublane (LMSL),右中间sublane (RMSL)和右sublane (RSL)(见\再保险1)。我们的模型被定义为一个数组有四个sublan网站。因此,整个道路变成了一个二维数组网站,然后,每辆车占用网站和每一个摩托车占据网站。
整个车道的宽度可以占领并行两辆车或四个摩托车。每个站点会占据一个摩托车或汽车的一半,左或右或其他网站可能是空的。两辆车可以占领整个道路宽度,或一辆车占两个sublan连同一个或两个摩托车。否则一个汽车和占领任何两个sublan没有摩托车,如图1。
在这个模型中,我们使用的是不对称巷内格尔提出的变化规律等。27)的分析。模型中使用的不同的参数表1。
在这个分析,的值和被认为是和在纳哥尔的模式27]。车辆总是试图增加速度或者保持现有速度而旅行。如果有机会增加其速度、车辆继续在现有的车道上。做车道改变的过程主要是为了避免减少现有的车辆的速度。这意味着车道从LSL LMSL是引发了LSL前方缓慢移动的车辆,和下一个汽车或摩托车在LMSL LSL速度比前方的车辆。
的速度是汽车在左边sublane和左中间sublane在一定距离。如果没有车辆在范围内,车辆不会改变车道。此外,换回原来的车道,我们使用的是轻微的修改模型提出的内格尔(27]。因为在印度,人们超越盛行从左相同的条件,即。,the traffic on the LSL is faster than the LMSL and a slow-moving vehicle in the LMSL.
上述条件适合摩托车超越摩托车,但对于汽车超车摩托车,一个轻微的修改是必要的,因为汽车占据了两个站点。车道改变在这个模型中,我们使用的是条件(1)摩托车/汽车改变一个sublane左或右,(2)汽车改变两个sublane为了在汽车或摩托车在前面。
与一辆摩托车,汽车占据了两个sublan,司机侧(右sublane)作为车道变化的参考点。汽车占据LSL LMSL可以转向LMSL LSL RMSL超越一辆摩托车旅行,将LMSL和RMSL目标车道。同样的 , , ,和计算。
这个条件盛行对所有摩托车超越摩托车或汽车。但是,现有的道路宽度允许并行两辆车移动,和一辆车可以超越另一辆车在前面,当且仅当两个汽车正朝着前两个子通道,即。,汽车占据LSL LMSL可以移动RMSL和。同样,汽车占据RSL RMSL可以回到LMSL LSL另一辆车从左边超车。因此,和目标车道差距在前面和后面计算。
总的来说,这个模型有两个阶段:运动和车道改变。车道改变期间,车辆横向移动和向前运动在运动步骤。总体而言,该模型有五个步骤;加速、车道改变、减速、随机和运动,这是并行执行的。
2.1。我步:加速度
如果 和 然后 为车。
如果 和 然后 摩托车。
2.2。第二步:车道改变
2.2.1。汽车改变Sublane从左到右
这里,一辆汽车可以改变从LMSL sublane RMSL RMSL RSL,由于相邻车道是被同样的车。的 , , ,和从左到右值变化相应地sublan,适合车道改变的值被认为是。
(1)汽车LMSL RMSL。如果 , , , , 和 党卫军,汽车从LMSL RMSL。
(2)从RMSL汽车。如果 , , , , ,和 ,然后,车从RMSL变为。
2.2.2。汽车改变两个Sublane从左到右
(1)从LMSL汽车。如果 , , , , ,和 或 ,然后,车从LMSL变为。
2.2.3。汽车改变Sublane右到左
在这里,一辆汽车可以改变车道从RSL RMSL RMSL LMSL。的 , , ,和从左到右值变化相应地sublan,适合车道改变的值被认为是。
(1)汽车RSL RMSL。如果 , , , , ,和 ,然后,汽车从RSL RMSL。
(2)从RMSL LMSL。如果 , , , , ,和 ,然后,汽车从RMSL LMSL。
2.2.4。汽车改变两个Sublane右到左
(1)汽车RSL LMSL。如果 , , , , (如汽车) (如果摩托车), 或 ,然后,汽车从RSL LMSL。
2.2.5。对摩托车从左到右
这里,一辆摩托车可以改变三个不同sublan, LSL LMSL, LMSL RMSL, RMSL来。的和值计算的所有sublane改变从左到右,和相应的值用于计算。
(1)摩托车的LSL LMSL。如果 , , ,和 ,然后,从LSL LMSL摩托车变化。
(2)摩托车从LMSL RMSL。如果 , , ,和 ,然后,从LMSL RMSL摩托车变化。
(3)从RMSL摩托车。如果 , , ,和 ,然后,从RMSL摩托车更改。
2.2.6款。对摩托车从右到左
在这里,一个摩托车可以改变车道RSL RMSL, RMSL LMSL, LMSL LSL。的和值计算的所有sublane改变从左到右,和相应的值用于计算。
(1)摩托车的RSL RMSL。如果 , , ,和 ,然后,从RSL RMSL摩托车变化。
(2)摩托车从RMSL LMSL。如果 , , ,和 ,然后,从RSL RMSL摩托车变化。
(3)摩托车从LMSL LSL。如果 , , ,和 ,然后,从RSL RMSL摩托车变化。
2.3。第三步:减速
如果 然后 为车。
如果 然后 摩托车。
2.4。第四步:随机
如果 然后 的概率 。
如果 然后 的概率 。
2.5。第五步:运动
为车。
为车。
3所示。仿真和讨论
系统仿真,与6000个网站被认为是边界条件。作为讨论的部分2,每个站点的长度是4.0米,宽度是1.25米到1.50米。汽车的最高速度和摩托车将5个单位。一个迭代步骤是1秒。如果我们认为5单位/时间步,汽车和摩托车出来的最大速度 。
开始模拟时,路上的汽车最初随机分布的密度 ,和摩托车与给定的密度分布 。仿真是用10000时间步长,平均速度(空间平均速度)的汽车和摩托车的通行路线。
速度、流量和密度对交通系统是由
混合交通流
在哪里和代表的平均流汽车和摩托车,分别。所有的值都是获得使用仿真结果。
3.1。流的行为
流密度关系的一个重要因素,描述交通流流。流密度变化是由时间和地点等因素。在没有车辆在路上,然后,密度为零,因此,流也是零。当汽车的数量开始增加,流量和密度增加。进一步增加汽车创造了果酱,称为干扰的密度流将是零。这是一些零密度和果酱密度之间的密度最大流量。
图2代表了不同的摩托车密度流和密度之间的关系。汽车流与汽车密度图表示2(一个)。汽车的最大流量比Na-Sch汽车模型由于车道改变,即使有摩托车的存在。但是,在摩托车密度跨越一定极限,汽车流量减少,这是因为存在的阻碍汽车摩托车。
(一)
(b)
第二,最大汽车流量随摩托车密度的增加而减小 。结果进一步表明,临界密度可能发生的最大汽车流量将增加同时摩托车密度增加到 。但是,进一步的增加显示一个下降的关键汽车密度( ),导致最大汽车流。\
同样,总流和总密度之间的关系给出了不同的摩托车密度图2(b)。结果代表的最大总流增加最初与摩托车密度的增加 ;进一步的增加结果在减少总流。关键的总密度最大流量的增加而增加发生摩托车密度 。
为了评价摩托车流,摩托车与汽车密度流之间的关系绘制在图3(一个)。同样,流密度的关系Na-Sch摩托车模型图3(b)。Na-Sch模型的临界摩托车密度 。图3(一)表明,特定汽车密度、摩托车流增加和达到最大流量的增加在该地区 。此外,增加 ,摩托车流开始减少。Na-Sch模型的最大摩托车流量相对高于最大摩托车流的存在 。当汽车的密度小,在该地区 ,流Na-Sch比流动模型对摩托车,和在该地区吗 ,流几乎等于Na-Sch摩托车流动模型。但是,当较大,流量增加由于车道改变摩托车。
(一)
(b)
3.2。换道行为对速度和流量的影响
speed-density关系不同的摩托车密度图表示4。摩托车的速度和汽车速度与密度的增加减少。图中遵循的标准模式的速度密度图。汽车和摩托车的最大速度发生在一个非常低密度,即。在车辆行驶,当密度为零,速度畅通。为特定的摩托车密度,随着车辆密度的增加,摩托车的速度减少。同样,汽车速度的增加也能减少患汽车密度,即。,当密度变得阻塞密度,速度变成了零。
(一)
(b)
为了评估换道行为对车辆速度的影响,我们研究与速度前馈概率之间的关系。前馈概率定义为前馈发生的概率低。图5显示了摩托车和汽车的速度之间的关系与车道改变概率。为特定的车道改变概率,随着totaldensity的增加,汽车和摩托车的速度减少。你会发现随着换道概率的增加,增加最初和速度保持不变,进一步增加车道变化概率不会增加速度。这种行为可以归因于这样一个事实:当车道改变概率是零,车辆移动在同一个胡同间没有发生变化。但随着车道改变概率增加车辆的速度增加,由于进一步增加车道变化概率,每辆车试图阻碍其他车辆通过移动积极为了改变车道导致没有增加速度。但有趣的是,对于较轻的密度,车道变化概率没有影响汽车和摩托车的速度。这是因为在较低密度,车辆的数量少,和每辆车有足够的空间在前面为了加速和维护它的速度,进而不需要改变车道保持它的速度。
(一)
(b)
相似的流动与换道概率图是绘制在图6。结果表明,在一个特定的车道改变概率,增加的流量增加的总密度(0.1)到总密度,密度增加,进一步导致减少总流。同样的特定的密度,增加车道改变概率导致增加流量保持不变,并进一步增加车道改变概率对流量的影响很小。但是在较小的密度,车道改变概率对流量没有影响。
(一)
(b)
4所示。结论
本研究扩展了局域网的工作等。19和孟等。21]在发展中一个CA模型来模拟混合交通组成的汽车和摩托车的通行路线。分析使用细细胞系统分析不同维度的交通与汽车和摩托车的通行路线。在这项研究中被认为是最重要的因素是中间车道宽度,因为大多数的印度道路中间车道宽度。车辆的位置在所有可能的位置巷宽度被认为是在这项研究中,这是其中一个重要因素,还没有在现有的研究调查。研究包括车道变化概率的影响交通流的流量和速度。仿真结果表明,随着车道改变概率的增加速度和流量增加,但进一步增加车道改变概率对速度和流没有影响。这是因为由于更多的侵略性的司机,车辆将阻碍自己,导致没有进一步增加速度和流量。
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。本文提出交通仿真模型的结果,它不包含任何数据。本文的主要贡献包括模型的开发和仿真结果。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
博士Devaraj Hanumappa ((电子邮件保护),(电子邮件保护))目前担任高级研究员在土木工程学系印度科学研究所(印度),班加罗尔。他正在该地区社会经济影响评价的大型发展项目和混合交通流描述使用元胞自动机模型。高萨姆Ramachandran博士((电子邮件保护))是一个系的副教授兼董事长管理研究印度。他的教学和研究领域的兴趣是定价和收益管理。