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2014级交通运输工程专硕王书剑1、元胞自动机基本理论2、元胞自动机跟驰模型3、个人的思考•元胞自动机的定义：•元胞（Cell），又称单元或基元，是元胞自动机基本组成部分。•它是一种时间空间都离散的动力系统，与一般动力学模型不同，不是由严格定义的物理方程或函数确定，而是一系列模型构造的规则集合组数。••元胞自动机的基本结构：•元胞空间组成理论上可以是任意空间维度的，对于交通流只研究一维、二维，对于跟驰理论研究就是一维•其规划简单，排列方式如下：•车流方向··········•元胞自动机原理：•元胞自动机包含四个因素，用数学表达式可以表示为：•CA=（𝐿𝑑，𝑆，𝑁，𝐹）•𝐿𝑑为元胞空间•S为元胞有限状态•N为元胞邻居状态集合•F为更新规则•针对不同元胞不同状态其模型有很多，目前使用比较多的有确定型TCA模型、随机TCA模型、慢启动TCA模型。•确定型TCA模型：•1、184号模型（Wolfram）•是假定每辆车的基本移动速度都是1元胞/时间步长，规定如果一辆车前方元胞为空的，则向前移动一格，否则保持原地不动，表达式为：•𝑥𝑖t+1=𝑥𝑖𝑡+𝑣𝑖𝑡+1•其中𝑣𝑖（𝑡+1）=min{𝑔si𝑡，1}•2、确定型F-I型（Fukui，Ishibashi）•在184基础上确定（1）车元移动速度由1提高到𝑣max，（2）规定车辆加速时达到其可能的最快速度，（3）为避免前后车碰撞，规定高速行驶车辆在接近阻塞车辆时速度由𝑣max变为0。•𝑥𝑖t+1=𝑥𝑖𝑡+𝑣𝑖𝑡+1•其中𝑣𝑖（𝑡+1）=min{𝑔si𝑡，𝑣max}•随机型TCA模型：•1、N-S模型（Nagel，Schreckenberg）•更新规则：•（1）加速：若𝑣𝑖𝑣max，则𝑣𝑖加1；若𝑣𝑖=𝑣max，𝑣𝑖保持不变。即𝑣𝑖=min（𝑣max，𝑣𝑖+1），表示驾驶人都以尽量快的速度行驶的一般心理和趋势，但不能超过最高车速。•（2）减速：若𝑣𝑖𝑑𝑖，则𝑣𝑖减为𝑑𝑖-1。即𝑣𝑖=min（𝑑𝑖-1，𝑣𝑖），表示由于在单车道中不能超车，车辆行驶要受到前车的制约，即加上车间距的限制。•（3）随机变化：以随机减速概率p令𝑣𝑖以一定概率趋向min（𝑣𝑖-1,0），表示由于驾驶产生的偶然因素，驾驶员过度反应使车辆以一定概率p减速，若车速已为0，则保持不变。这一步对于自发性阻塞的产生起着至关重要的作用。•（4）位置更新：在𝑡+1时刻，依据之前的（1）—（3）步骤得到新的速度值来刷新车辆的位置：𝑥𝑖→𝑥𝑖+𝑣𝑖。•𝑥𝑖t+1=𝑥𝑖𝑡+𝑣𝑖𝑡+1•𝑣𝑖t+1=min{𝑣𝑖t+1，𝑔si𝑡，𝑣max}•车辆以概率p，𝑣𝑖t+1=max{0，𝑣𝑖t}•2、随机型F-I型（Fukui，Ishibashi）•更新规则：•（1）当前车与自己的车间距𝑔𝑠大于本车最大速度，车辆则以最大速度𝑣max运动，否则车辆将以速度𝑔𝑠运行；•（2）当车辆以最大速度𝑣max运行时，它以概率P减速到𝑣max-1。•1、用微观交通流状态表述宏观交通流状态存在模拟样本计算量大的问题，必须使用计算机完成复杂的、大量的数据演算求解。•2、虽该模型可变换用来建立变道模型，打破传统跟驰模型局限，但对于比如不使用转向灯突然变道和使用转向灯后车减速状态对比实际契合度可能存在较大偏差。