基于动态地场和元胞自动机的自行车流建模

杨晓芳; 茅威; 付强

doi:10.7498/aps.62.240511

摘要

针对现有自行车流模型对车辆间作用考虑不足的问题，在原多车道元胞自动机模型的基础上引入动态地场，在模型中纳入了排斥力，并充分考虑了前车速度对后车行驶的影响，体现了自行车的灵活性等特征，提出了换道成本的概念并建立了新的基于比较交通环境的换道规则. 数值仿真结果表明：1）该模型能更准确地描述自行车流，反映自行车流的特征，得到的数据符合实际；2）单位车道宽度的通行能力随着车道数的增加有小幅下降；3）激进的驾驶风格使得换道次数大幅增加，通行能力下降.

关键词:

Abstract

In this paper, dynamic floor field is introduced to investigate the characteristics of bicycle flow. To embody the features of bicycles and riders, the repulsive force among the riders and the velocity effect are taken into consideration in this new model. A new concept called lane-changing cost is proposed to study the effect of driving styles, and a new lane-changing rule is proposed based on the traffic environment comparison. The simulation results show that 1) the model can accurately describe the bicycle flow, and the obtained statistics accords with empirical data; 2) the capacity of the road of per unit width deceases as road-width increases; 3) aggressive driving style substantially increases the lane-changing times, which reduces the capacity of the road.

Keywords:

作者及机构信息

1.
上海理工大学交通系统工程系, 上海 200093;

2.
同济大学测绘与地理信息学院, 上海 200092

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：51008196，51308409）和上海市一流学科（系统科学）（批准号：XTKX2012）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Transportation Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;

2.
College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51008196, 51308409) and the Shanghai Leading Academic Discipline Project, China (Grant No. XTKX2012).

参考文献

[1]	Nagel K, Schreckenberg M 1992 J. Phys. I (France) 2 2221
[2]	Bentaleb K, Jetto K, Ez-Zahraouy H, Benyoussef A 2013 Chin. Phys. B 22 018902
[3]	Vasic J, Ruskin H J 2012 Physica A 391 2720
[4]	Ding J X, Huang H J, Tian Q 2011 Chin. Phys. B 20 028901
[5]	Daganzo C F 2006 Transport. Res. B 40 396
[6]	Li X G, Gao Z Y, Zhao X M, Jia B 2008 Acta Phys. Sin. 57 4777 (in Chinese) [李新刚, 高自有, 赵小梅, 贾斌 2008 57 4777]
[7]	Tian H H, Xue Y, Kang S J, Liang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 4506 (in Chinese) [田欢欢, 薛郁, 康三军, 梁玉娟 2009 58 4506]
[8]	Wen J, Tian H H, Kang S J, Xue Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7693 (in Chinese) [温坚, 田欢欢, 康三军, 薛郁 2010 59 7693]
[9]	Zheng L, Ma S F, Jia N 2010 Acta Phys. Sin. 59 4490 (in Chinese) [郑亮, 马寿峰, 贾宁 2010 59 4490]
[10]	Sun Z, Jia B, Li X G 2012 Acta Phys. Sin. 61 100508 (in Chinese) [孙泽, 贾斌, 李新刚 2012 61 100508]
[11]	Ren G, Lu L L, Wang W 2012 Acta Phys. Sin. 61 144501 (in Chinese) [任刚, 陆丽丽, 王炜 2012 61 144501]
[12]	Zhang J, Wang H, Li P 2006 J. Highway Transport. Res. Devel. 23 125 (in Chinese) [张晋, 王慧, 李平 2006 公路交通科技 23 125]
[13]	Jiang R, Jia B, Wu Q S 2004 J. Phys. A 37 2063
[14]	Jia B, Li X G, Jiang R, Gao Z Y 2007 Eur. Phys. J. B 56 247
[15]	Yang X F, Niu Z Y, Wang J R 2012 J. Sys. Simu. 24 2577 (in Chinese) [杨晓芳, 牛兆雨, 王建蓉 2012 系统仿真学报 24 2577]
[16]	Burstedde C, Klauck K, Schadschneider A, Zittartz J 2001 Physica A 295 507
[17]	Weng W G, Pan L L, Shen S F, Yuan H Y 2007 Physica A 374 821
[18]	Xu X, Song W G, Zheng H Y 2008 Physica A 387 5567
[19]	Yang L Z, Li J, Liu S B 2008 Physica A 387 3281
[20]	Weng W G, Chen T, Yuan H Y, Fan W C 2006 Phys. Rev. E 74 036102

施引文献

[1]	Nagel K, Schreckenberg M 1992 J. Phys. I (France) 2 2221
[2]	Bentaleb K, Jetto K, Ez-Zahraouy H, Benyoussef A 2013 Chin. Phys. B 22 018902
[3]	Vasic J, Ruskin H J 2012 Physica A 391 2720
[4]	Ding J X, Huang H J, Tian Q 2011 Chin. Phys. B 20 028901
[5]	Daganzo C F 2006 Transport. Res. B 40 396
[6]	Li X G, Gao Z Y, Zhao X M, Jia B 2008 Acta Phys. Sin. 57 4777 (in Chinese) [李新刚, 高自有, 赵小梅, 贾斌 2008 57 4777]
[7]	Tian H H, Xue Y, Kang S J, Liang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 4506 (in Chinese) [田欢欢, 薛郁, 康三军, 梁玉娟 2009 58 4506]
[8]	Wen J, Tian H H, Kang S J, Xue Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7693 (in Chinese) [温坚, 田欢欢, 康三军, 薛郁 2010 59 7693]
[9]	Zheng L, Ma S F, Jia N 2010 Acta Phys. Sin. 59 4490 (in Chinese) [郑亮, 马寿峰, 贾宁 2010 59 4490]
[10]	Sun Z, Jia B, Li X G 2012 Acta Phys. Sin. 61 100508 (in Chinese) [孙泽, 贾斌, 李新刚 2012 61 100508]
[11]	Ren G, Lu L L, Wang W 2012 Acta Phys. Sin. 61 144501 (in Chinese) [任刚, 陆丽丽, 王炜 2012 61 144501]
[12]	Zhang J, Wang H, Li P 2006 J. Highway Transport. Res. Devel. 23 125 (in Chinese) [张晋, 王慧, 李平 2006 公路交通科技 23 125]
[13]	Jiang R, Jia B, Wu Q S 2004 J. Phys. A 37 2063
[14]	Jia B, Li X G, Jiang R, Gao Z Y 2007 Eur. Phys. J. B 56 247
[15]	Yang X F, Niu Z Y, Wang J R 2012 J. Sys. Simu. 24 2577 (in Chinese) [杨晓芳, 牛兆雨, 王建蓉 2012 系统仿真学报 24 2577]
[16]	Burstedde C, Klauck K, Schadschneider A, Zittartz J 2001 Physica A 295 507
[17]	Weng W G, Pan L L, Shen S F, Yuan H Y 2007 Physica A 374 821
[18]	Xu X, Song W G, Zheng H Y 2008 Physica A 387 5567
[19]	Yang L Z, Li J, Liu S B 2008 Physica A 387 3281
[20]	Weng W G, Chen T, Yuan H Y, Fan W C 2006 Phys. Rev. E 74 036102

[1]	梁经韵, 张莉莉, 栾悉道, 郭金林, 老松杨, 谢毓湘. 多路段元胞自动机交通流模型. , 2017, 66(19): 194501. doi: 10.7498/aps.66.194501
[2]	张兴强, 汪滢, 胡庆华. 交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究. , 2014, 63(1): 010508. doi: 10.7498/aps.63.010508
[3]	永贵, 黄海军, 许岩. 菱形网格的行人疏散元胞自动机模型. , 2013, 62(1): 010506. doi: 10.7498/aps.62.010506
[4]	陈亮, 郭仁拥, 塔娜. 双出口房间内疏散行人流的仿真和实验研究. , 2013, 62(5): 050506. doi: 10.7498/aps.62.050506
[5]	岳昊, 邵春福, 关宏志, 段龙梅. 基于元胞自动机的行人视线受影响的疏散流仿真研究. , 2010, 59(7): 4499-4507. doi: 10.7498/aps.59.4499
[6]	梅超群, 黄海军, 唐铁桥. 城市快速路系统的元胞自动机模型与分析. , 2009, 58(5): 3014-3021. doi: 10.7498/aps.58.3014
[7]	彭莉娟, 康瑞. 考虑驾驶员特性的一维元胞自动机交通流模型. , 2009, 58(2): 830-835. doi: 10.7498/aps.58.830
[8]	康瑞, 彭莉娟, 杨凯. 考虑驾驶方式改变的一维元胞自动机交通流模型. , 2009, 58(7): 4514-4522. doi: 10.7498/aps.58.4514
[9]	田欢欢, 薛郁, 康三军, 梁玉娟. 元胞自动机混合交通流模型的能耗研究. , 2009, 58(7): 4506-4513. doi: 10.7498/aps.58.4506
[10]	李庆定, 董力耘, 戴世强. 公交车停靠诱发交通瓶颈的元胞自动机模拟. , 2009, 58(11): 7584-7590. doi: 10.7498/aps.58.7584
[11]	单博炜, 林鑫, 魏雷, 黄卫东. 纯物质枝晶凝固的元胞自动机模型. , 2009, 58(2): 1132-1138. doi: 10.7498/aps.58.1132
[12]	岳昊, 邵春福, 姚智胜. 基于元胞自动机的行人疏散流仿真研究. , 2009, 58(7): 4523-4530. doi: 10.7498/aps.58.4523
[13]	梅超群, 黄海军, 唐铁桥. 高速公路入匝控制的一个元胞自动机模型. , 2008, 57(8): 4786-4793. doi: 10.7498/aps.57.4786
[14]	张文铸, 袁坚, 俞哲, 徐赞新, 山秀明. 基于元胞自动机的无线传感网络整体行为研究. , 2008, 57(11): 6896-6900. doi: 10.7498/aps.57.6896
[15]	李新刚, 高自友, 赵小梅, 贾斌. 混合非机动车流的多值元胞机模型模拟研究. , 2008, 57(8): 4777-4785. doi: 10.7498/aps.57.4777
[16]	岳昊, 邵春福, 陈晓明, 郝合瑞. 基于元胞自动机的对向行人交通流仿真研究. , 2008, 57(11): 6901-6908. doi: 10.7498/aps.57.6901
[17]	郭四玲, 韦艳芳, 薛郁. 元胞自动机交通流模型的相变特性研究. , 2006, 55(7): 3336-3342. doi: 10.7498/aps.55.3336
[18]	吴可非, 孔令江, 刘慕仁. 双车道元胞自动机NS和WWH交通流混合模型的研究. , 2006, 55(12): 6275-6280. doi: 10.7498/aps.55.6275
[19]	牟勇飚, 钟诚文. 基于安全驾驶的元胞自动机交通流模型. , 2005, 54(12): 5597-5601. doi: 10.7498/aps.54.5597
[20]	花伟, 林柏梁. 考虑行车状态的一维元胞自动机交通流模型. , 2005, 54(6): 2595-2599. doi: 10.7498/aps.54.2595

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