吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (5): 1436-1445.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201705015

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基于局部最大熵换道规则的电动自行车流元胞自动机仿真模型

魏丽英, 崔裕枫, 魏家蓉   

  1. 北京交通大学 交通运输学院,北京 100044
  • 收稿日期:2016-04-26 出版日期:2017-09-20 发布日期:2017-09-20
  • 作者简介:魏丽英(1974-),女,副教授,博士.研究方向:交通规划,道路交通管理与控制,交通流理论,ITS等.E-mail:lywei@bjtu.edu.cn
  • 基金资助:
    “973”国家重点基础研究发展计划项目(2012CB725403); 国家自然科学基金项目(71101008,61473028)

Cellular automata model based on local maximum entropy lane-changing rules for electric bicycle flow

WEI Li-ying, CUI Yu-feng, WEI Jia-rong   

  1. School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
  • Received:2016-04-26 Online:2017-09-20 Published:2017-09-20

摘要: 根据局部最大熵原理改进换道规则,引入熵增换道概率,并在换道时采用串行更新的方式,反映了电动自行车流的特点;引入换道波的概念,分析了换道波的形成和传播机理,用以说明换道率与车道数、熵增换道概率之间的关系;同时分析了确定性以及随机性条件下,不同的参数设置对流量密度基本图的影响,得出了在流量适宜时,车道宽度设置4条,更容易使得亚稳态区域的流量处于高分支,提高道路利用效率;最后根据观测的数据校验慢化概率,并将本文模型与多值模型、动态地场模型以及观测数据对比,发现本文模型在克服现有模型缺陷的同时还具有较高的精度。

关键词: 交通运输系统工程, 元胞自动机, 局部最大熵, 换道波, 电动自行车流

Abstract: The principle of local maximum entropy is used to improve the lane-changing rule. Meanwhile, lane-changing with entropy-increasing probability is introduced, and the serial update method is used during the lane-changing. It reflects the electric bicycle flow characteristics very well. Then, the concept of lane-changing wave is introduced, and the formation mechanism and propagation of the lane-changing wave are analyzed, which is used to explain the relationships of lane-changing rate with the number of lanes and between the lane-changing with entropy-increasing probability. Furthermore, the influence on the fundamental diagram is analyzed under different parameter set in deterministic and stochastic cases. If the flow is appropriate, four lanes for electric bicycle lanes can more easily make the flow of metastable state appear in the high branches, and improve the using-efficiency of the road. Finally, field observations were carried out to calibrate the slowdown probabilities. The model is compared with multi-value model, dynamic floor model and field observation data. The results suggest that the proposed model not only overcomes the defect of the existing models, but also has higher accuracy.

Key words: engineering of communications and transportation system, cellular automata, local maximum entropy, lane-changing wave, electric bicycle flow

中图分类号: 

  • U491.2
[1] Weinert J, Ma C, Cherry C. The transition to elec-tric bikes in China: history and key reasons for rapid growth[J]. Transportation, 2007,34(3):301-318.
[2] Jin S, Qu X B, Xu C,et al. An improved multi-value cellular automata model for heterogeneous bicycle traffic flow[J]. Phys Lett A, 2015, 379(39):2409-2416.
[3] Nagel K,Schreckenberg M.A cellular automaton model for freeway traffic.[J].J Phys I,1992,2(12):2221-2229.
[4] Li X B, Wu Q S,Jiang R. Cellular automaton model considering the velocity effect of a car on the successive car[J]. Physical Review E, 2001,64:066128.
[5] 魏丽英,应力天.基于元胞自动机的自行车交通流仿真建模[J]. 吉林大学学报:工学版,2011,41(1):51-55.
Wei Li-ying, Ying Li-tian. Modeling and simulation on bicycle traffic flow based on cellular automaton[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2011,41(1):51-55.
[6] Nishinari K, Takahashi D. Analytical properties of ultradiscrete Burgers equation and rule-184 cellular automaton[J]. J Phys A Math Gen, 1998,31:5439-5450.
[7] 杨晓芳, 茅威, 付强. 基于动态地场和元胞自动机的自行车流建模[J]. 物理学报, 2013, 62(24):240511.
Yang Xiao-fang, Mao Wei, Fu Qiang. Modeling of bicycle flow based on dynamic floor field and cellular[J]. Acta Phys Sim, 2013,62(24):240511.
[8] Jaynes E T. Information theory&statistical mechanics[J]. Phys Rev,1957,106:620.
[9] Wilson A G. A statistical theory of spatial distribution models[J]. Transp Res,1967,1(3):253-269.
[10] Qu X B, Wang S A, Zhang J.On the fundamental diagram for freeway traffic:a novelcalibration approach for single-regime models[J]. Transp Res Part B,2015, 73: 91-102.
[11] Kuang Y, Qu X, Wang S. A tree-structured crash surrogate measure for freeways[J]. Accid Anal Prev, 2015,21,77:137-148.
[1] 陈永恒,刘芳宏,曹宁博. 信控交叉口行人与提前右转机动车冲突影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1669-1676.
[2] 常山,宋瑞,何世伟,黎浩东,殷玮川. 共享单车故障车辆回收模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1677-1684.
[3] 曲大义,杨晶茹,邴其春,王五林,周警春. 基于干线车流排队特性的相位差优化模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1685-1693.
[4] 宗芳, 齐厚成, 唐明, 吕建宇, 于萍. 基于GPS数据的日出行模式-出行目的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1374-1379.
[5] 刘翔宇, 杨庆芳, 隗海林. 基于随机游走算法的交通诱导小区划分方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1380-1386.
[6] 钟伟, 隽志才, 孙宝凤. 不完全网络的城乡公交一体化枢纽层级选址模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1387-1397.
[7] 刘兆惠, 王超, 吕文红, 管欣. 基于非线性动力学分析的车辆运行状态参数数据特征辨识[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1405-1410.
[8] 宗芳, 路峰瑞, 唐明, 吕建宇, 吴挺. 习惯和路况对小汽车出行路径选择的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1023-1028.
[9] 栾鑫, 邓卫, 程琳, 陈新元. 特大城市居民出行方式选择行为的混合Logit模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1029-1036.
[10] 陈永恒, 刘鑫山, 熊帅, 汪昆维, 谌垚, 杨少辉. 冰雪条件下快速路汇流区可变限速控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 677-687.
[11] 王占中, 卢月, 刘晓峰, 赵利英. 基于改进和声搜索算法的越库车辆排序[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 688-693.
[12] 李志慧, 胡永利, 赵永华, 马佳磊, 李海涛, 钟涛, 杨少辉. 基于车载的运动行人区域估计方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 694-703.
[13] 陈松, 李显生, 任园园. 公交车钩形转弯交叉口自适应信号控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 423-429.
[14] 苏书杰, 何露. 步行交通规划交叉路口行人瞬时动态拥塞疏散模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 440-447.
[15] 孟品超, 李学源, 贾洪飞, 李延忠. 基于滑动平均法的轨道交通短时客流实时预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 448-453.
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[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[3] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[4] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[5] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[6] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[7] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[8] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .
[9] 肖赟, 雷俊卿, 张坤, 李忠三. 多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 665 -670 .
[10] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .