Properties of train traffic flow in a moving block system

The development direction of railways is toward the improvement of capacity and service quality, where the service quality includes safety, schedule, high speed, and comfort. In light of the existing cellular automaton models, in this paper, we develop a model to analyze the mixed running processes of trains with maximal speeds of 500 km/h and 350 km/h respectively in the moving block system. In the proposed model, we establish some sound rules to control the running processes of a train, where the rules include the departure rules in the intermediate stations, the overtaking rules, and the conditions of speed limitation for a train stopping at a station or passing through a station. With the consideration of the mixed ratio and the distance between two adjacent stations, the properties of the train traffic flow (including capacity and average speed) are simulated. The numerical results show that the interactions among different trains will affect the capacity, and a proper increase of the spatial distance between two adjacent stations can enhance the capacity and the average speed under the moving block.     

移动闭塞条件下线路弯道对列车交通流影响的研究

在NaSch模型的基础上,针对铁路线路特点提出了一种用于模拟铁路线路弯道的多列车追踪运行的元胞自动机模型.应用该模型,进行了计算机数值模拟,研究了具有不同弯道半径、不同外轨超高和不同弯道长度的线路弯道对铁路交通流的影响.模拟结果表明:建立的模型能够准确的反映出特殊线路交通流情况,线路弯道对列车的行车安全有较大的影响,同时再现了时走时停的交通波现象,根据仿真结果得出了随着弯道半径的增大,列车的晚点时间逐渐减少,合理选择弯道半径、外轨超高值和弯道长度,可以显著提高线路的通行能力,减低轮轨磨耗,保证列车的安全、舒适运行.所得结果对铁路线路选线设计和运营管理有一定的指导意义.     

交通灯控制下主干道的交通流研究

用元胞自动机模型模拟二维交通流.通过交叉口设置的红绿灯，研究交通激波的形成和传播 ；对于一定的红绿灯周期，交通流量出现多个极值现象；在交叉口间隔相同的情况下，对于 一定的红绿灯周期，在一定的车辆密度范围内，交通流量是一个与密度无关的常量；在车辆 密度较高的情况下，交叉口间距大于某一值后，交通流量保持恒定值. 关键词： 元胞自动机模型 交通流 交通激波     

准移动闭塞系统的元胞自动机模型及列车延迟传播规律的研究

在NaSch模型的基础上，针对铁路交通的特点提出一种用于模拟准移动闭塞系统的元胞自动机模型.应用该模型模拟了准移动闭塞系统列车延迟传播的交通现象，分析了准移动闭塞系统中的轨道定位单元长度、发车时间间隔、初始延迟时间等因素对列车延迟传播的影响. 关键词： 元胞自动机 交通流 准移动闭塞     

交通灯控制下城市主干道双车道多速元胞自动机交通流模型研究

提出一个城市主干道双车道多速元胞自动机交通流模型，此模型采用开放性 边界条件，在考虑诸多实际因素影响情况下，研究了主干道中车站的设置、交通灯绿信比对 车流量和车流速度的影响.计算机模拟所得到的基本图（流量 速度图）能较好地反映在交 通灯控制下城市主干道交通流真实状况. 关键词： 元胞自动机模型 交通流 主干道     

多速混合车辆单车道元胞自动机交通流模型的研究

在交通流NS模型的基础上，建立了多速混合车辆单车道元胞自动机交通流模型， 通过计算机数值模拟，得到了混合车辆在不同参数下交通流模型的基本图，并对混合交通的 特性进行了分析和讨论. 关键词： 元胞自动机 混合交通流模型 计算机模拟     

随机延迟概率对交通流的影响

考虑影响随机延迟概率的几种因素：当车速预期大于车距时，车辆处于减速状态，对前车状态变化的随机延迟反应较大，具有的延迟概率较大；当车速预 期 等于车距时，车辆处于平稳跟随行驶状态，具有的延迟概率较小；当车速预期小于车距时，车辆处于加速状态，其延迟概率最小. 计算机数值模拟得到的基本图不同于NaSch模型的基 本图，在基本图上出现阻塞的范围内存在两个不同的区域，分别对应于具有不同激波速度的交通阻塞. 同时，研究了交通阻塞到消散的滞后现象. 关键词： 交通流 元胞自动机模型 基本图 交通阻塞     

考虑意外事件对交通流影响的元胞自动机交通流模型

在NaSh模型的基础上,考虑交通事故和养护路段等意外事件对高速公路交通流的影响,建立了有意外事件影响的在车道管制下的高速公路交通流元胞自动机模型,并进行数值模拟. 研究发现:意外事件对高速公路交通流有明显影响,并且意外事件对交通流的影响在某一密度值范围内尤其明显,且意外事件堵塞点在第一车道比在第二车道对交通流的影响小;同时,在该密度值范围内,意外事件堵塞时间和堵塞路段长度越长,对交通流的影响就越大. 关键词： 元胞自动机 交通流 意外事件     

车辆的长度和速度对单车道混合交通流的影响

在NaSch交通流模型的基础上，建立了单车道上由两种长度不一样、可分别以不同最大速度行驶的车辆构成的混合交通流模型.在周期性边界条件下，通过计算机模拟研究了车辆的长度、最大速度和混合比例系数对混合交通流的影响. 关键词： 元胞自动机 混合交通流 计算机模拟     

基于元胞自动机模型的高架路交织区交通流的研究

高架道路上的交织区时常成为交通瓶颈.以Nagel和Schreckenberg提出的NS元胞自动机交通流模型为基础，考虑到换道因素，对高架路主线为单车道时的交织区路段进行了数值模拟和分析.结果表明：当交通流稀疏时，车流的交织行为对系统影响不大，即使加大交织区长度，整个系统的交通流参数也变化不大；当交通流拥挤时，交织行为会对系统产生不良影响，此时加大交织区长度，可以改善整个系统的交通流状况.模拟结果显示，交织区长度并非越大越好，工程设计中选取一个适宜的中间值，整个系统就可以获得很好的运行效果. 关键词： 交通流 元胞自动机模型 高架路 交织区     

固定闭塞系统下列车运行限速区段交通流特性分析

针对铁路交通中四显示固定自动闭塞系统下的限速区段，建立了元胞自动机模型，对限速区段的交通流进行了模拟，分析了限速区段长度、发车时间间隔和限速值对交通流的影响，模拟结果表明减少限速区段长度、适当增加发车时间间隔和提高限速区段限速值都可增加列车在绿灯下的运行时间. 关键词： 四显示固定自动闭塞 元胞自动机 交通流     

主干道交通流的路口效应

基于Nagel-Schreckenberg交通流模型的演化规则,建立了路口等距分布的主干道交通流模型,在开放性边界及路口以同步红绿灯控制的条件下对交通流进行了数值模拟.分析结果发现：主干道的通行能力由路口的通行能力决定;低密度时,流量与路口数目无关,利用平均场方法,可算出平均速度随绿灯周期变化的极值位置;高密度时,流量与路口数目有关,通过调整交通灯周期,可使主干道处于最佳交通状态. 关键词： 元胞自动机 交通流 数值模拟 平均场理论     

有应急车辆影响的多车道交通流元胞自动机模型

在分析应急车辆对城市道路交通流影响的基础上, 引入让行状态参数、警笛影响区域和强制换道安全距离等特征变量, 修改换道规则, 建立了多车道元胞自动机模型, 并进行数值模拟. 结果表明, 车道数量和混合车辆比例系数在低密度范围内影响车辆速度及换道次数, 警笛影响区域参数改变了一定范围内车辆的换道次数, 应急车辆强制换道安全距离参数主要影响应急车辆的速度及换道次数.研究发现, 应急车辆对低密度交通流的扰动现象明显, 其与社会车辆相互作用参数的设置使得交通流元胞自动机模型更接近应急条件下实际交通运行. 关键词： 交通流 元胞自动机 应急车辆     

Simulating synchronized traffic flow and wide moving jam based on the brake light rule

A new cellular automaton (CA) model based on brake light rules is proposed, which considers the influence of deterministic deceleration on randomization probability and deceleration extent. To describe the synchronized flow phase of Kerner’s three-phase theory in accordance with empirical data, we have changed some rules of vehicle motion with the aim to improve speed and acceleration vehicle behavior in synchronized flow simulated with earlier cellular automaton models with brake lights. The fundamental diagrams and spatial–temporal diagrams are analyzed, as well as the complexity of the traffic evolution, the emergence process of wide moving jam. Simulation results show that our new model can reproduce the three traffic phases: free flow, synchronized flow and wide moving jam. In addition, our new model can well describe the complexity of traffic evolution: (1) with initial homogeneous distribution and large densities, the traffic will evolve into multiple steady states, in which the numbers of wide moving jams are not invariable. (2) With initial homogeneous distribution and the middle range of density, the wide moving jam will emerge stochastically. (3) With initial mega-jam distribution and the density close to a point with the low value, the initial mega-jam will disappear stochastically. (4) For the cases with multiple wide moving jams, the process is analyzed involving the generation of narrow moving jam due to “pinch effect”, which leads to wide moving jam emergence.     

混合交通流元胞自动机FI模型的能耗研究

研究了在周期边界条件下,最大速度、混合比例、车辆长度、随机减速概率对(fukui-ishibashi,FI)交通流模型能耗的影响.数值模拟结果表明,FI交通流模型的能耗随着车辆最大速度的增大而增加;随着混合比C的增大而增加,长车的比例越多能耗越大;随长车车长的增长而增加.FI交通流模型的能耗不同于NaSch模型能耗,对于FI交通流模型,在最大流量之处交通能耗发生下降的突变趋于零,其左右各存在交通能耗极大值.     

优先随机慢化及预测间距对交通流的影响

在周期性边界条件下，通过引入预测车辆间距对Noise-First模型进行改进，数值模拟了不同参数下的交通情形. 研究表明：引入预测间距的Noise-First模型更能真实地反映实际交通状况，不仅再现了启止波、同步流，而且出现了亚稳态，非平衡相变等与实际道路交通一致的非线性现象. 关键词： 交通流 元胞自动机 同步流 亚稳态     

智能交通系统的元胞自动机交通流模型

在Nagel-Schreckenberg(NS)模型的基础上，提出一种可应用智能交通系统（ITS）信息的新的交通流元胞自动机模型. 其中考虑了有效间距及刹车灯的作用，并引入了可变安全间距的新概念. 数值模拟表明：对于这种改进的ITS元胞自动机模型，道路交通量有了显著提高，体现了智能交通的优越性——有效地扩大交通流量，减少阻塞生成. 当考虑快车和慢车的混合交通流时，发现即使少量的慢车也会导致交通流量大幅度下降，说明了严格实施快慢道行驶的必要性. 关键词： 交通流 智能交通系统（ITS） 元胞自动机模型 刹车灯 可变安全间距     

双车道元胞自动机NS和WWH交通流混合模型的研究

考虑不同车辆的驾驶员有不同的驾驶方式和习惯，具体表现为不同的驾驶员采用适合自己行车特点的交通流模型在道路上驾车行驶，在一维元胞自动机交通流NS模型和WWH模型的基础上，建立了双车道元胞自动机NS和WWH交通流混合模型. 通过计算机模拟，给出了混合比例系数f_NS对混合交通流的速度-密度和流量-密度图以及车辆转道频率影响的结果. 关键词： 双车道 元胞自动机 混合交通流模型 计算机数值模拟     

基于安全驾驶的元胞自动机交通流模型

针对Nagel-Schreckenberg模型(NaSch模型)中存在的高速车辆可能发生追尾事故的不安全性，考虑了前车速度为零的情况，提出一种新的强调驾驶安全性的一维元胞自动机交通流模型：安全驾驶模型，并对该模型进行了数值模拟.由于安全概率的引入，使得系统在临界密度附近出现低速的同步相，而不是完全的堵塞相，减小了追尾事故发生的可能性，提高了高密度时道路的通行能力.模拟结果显示出了亚稳态、非平衡相变以及滞后效应等实际交通所具有的特性. 关键词： 交通流 安全驾驶 元胞自动机 同步流     

交通流的一维元胞自动机敏感驾驶模型

在一维交通流元胞自动机NaSch模型的基础上，优先考虑驾驶员的不确定性敏感预期行为， 将随机延迟过程放在确定性减速之前，从而建立一种新的一维元胞自动机交通流模型：敏感驾驶模型 （简称SDNaSch模型），并根据所给出的车辆状态演化的并行更新规则作了数值模 拟，模拟得到的基本图表明，与NaSch模型相比，道路交通量有较大提高，接近于实测数据 ，说明新模型能更贴切地描述交通现象；某些密度区域流量出现两个分支，表明在临界点附 近存在亚稳态；而且会出现畅行相与阻塞相的相分离界面. 从车辆速度分布演化的时空斑图 ，可以看到宽幅运动阻塞相的出现以及畅行相→宽幅运动阻塞相和宽幅运动阻塞相→畅行相 的相变. 接着，计及实际交通情况，考虑行驶车辆中一部分是敏感驾驶，而其余车辆按NaSc h模型规则行驶，数值模拟结果进一步证明，敏感驾驶因素对车流的作用是很大的，随着敏 感驾驶车辆的增多，道路容量也随之提高. 关键词： 交通流 元胞自动机模型 亚稳态 相分离 交通相变