公路堵车概率模型:Nagel-Schreckenberg 模型模拟
【摘要】 公路堵车概率模型:Nagel-Schreckenberg 模型模拟
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Nagel-Schreckenberg交通流模型
路面上有N辆车,以不同的速度向前行驶,模拟堵车问题。有以下假设:
1.假设某辆车的当前速度是v。
2.若前方可见范围内没车,则它在下一秒的车速提高到v+1,直到达到规定的最高限速。
3.若前方有车,前车的距离为d,且d < v,则它下一秒的车速降低到d - 1 。
4.每辆车会以概率p随机减速v - 1。
Nagel-Schreckenberg 模型模拟:
import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
def clip(x, path):
for i in range(len(x)):
if x[i] >= path:
x[i] %= path
if __name__ == "__main__":
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['Fangsong'] # 设置字体
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 不显示负号坐标
path = 5000 # 环形公路的长度
n = 100 # 公路中的车辆数目
v0 = 50 # 车辆的初始速度
p = 0.3 # 随机减速概率
Times = 3000
np.random.seed(0)
x = np.random.rand(n) * path
x.sort()
v = np.tile([v0], n).astype(np.float)
plt.figure(figsize=(9, 7), facecolor='w')
for t in range(Times):
plt.scatter(x, [t]*n, s=1, c='k', alpha=0.05)
for i in range(n):
if x[(i+1)%n] > x[i]:
d = x[(i+1) % n] - x[i] # 距离前车的距离
else:
d = path - x[i] + x[(i+1) % n]
if v[i] < d:
if np.random.rand() > p:
v[i] += 1
else:
v[i] -= 1
else:
v[i] = d - 1
v = v.clip(0, 150)
x += v
clip(x, path)
plt.xlim(0, path)
plt.ylim(0, Times)
plt.xlabel('车辆位置', fontsize=14)
plt.ylabel('模拟时间', fontsize=14)
plt.title('环形公路车辆堵车模拟', fontsize=18)
plt.tight_layout(pad=2)
plt.show()
模型预测结果:
初始车速对NS模型的影响
减速概率对NS模型的影响
🌲🌲🌲 好啦,这就是今天要分享给大家的全部内容了
❤️❤️❤️如果你喜欢的话,就不要吝惜你的一键三连了~
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