文档介绍：分类号:TP39
10710-2009124049

硕士学位论文

基于元胞自动机的城市路网微观交通
系统仿真软件

芮青华

导师姓名职称赵祥模教授
申请学位级别工学硕士学科专业名称计算机应用技术
论文提交日期 2012 年 5 月 30 日论文答辩日期 2012 年 6 月 11 日
学位授予单位长安大学
Microscopic traffic system simulation software of urban
work based on cellular automata

A Dissertation Submitted for the Degree of Master

Candidate:Rui Qinghua

Supervisor:Prof. Zhao Xiangmo

Chang’an University, Xi’an, China
摘要

交通仿真方法是研究交通问题的一个重要工具,被广泛地应用于道路设计、交通管
理、交通安全分析、智能交通系统等领域中。然而,目前国内交通系统仿真软件的开发
尚处于集成应用进口仿真软件的阶段,缺少符合我国交通情况的交通系统仿真软件。针
对这一问题,本文在研究多种交通仿真建模方法的基础上,设计开发了一种基于元胞自
动机的城市路网微观交通系统仿真软件。
论文首先将系统的建模工作分为两部分,一是对城市路网基本交通元素的建模,包
括对道路和交叉口的元胞空间的划分以及对交通灯控制器模型的设计;二是对车辆的动
态行为的建模,包括对车辆跟车行为与换道行为的建模,本文采用经典的 VDR 模型与
Gipps 模型对车辆的跟车行为进行建模,并使用了一种改进的 STCA 车辆换道模型对车
辆的换道行为进行建模。其次,论文通过对西安市交通数据的调查分析,研究了一种更
加符合真实情况的发车模型。在完成基础的建模工作后,论文以 Microsoft Visual Studio
2008 为开发环境,以 C++为编程语言,实现了微观交通仿真系统的软件开发,并设计
了软件系统的输入文件格式、以及车辆最短路径算法等。
经过测试,该系统可以根据用户需要仿真不同路网几何形状与不同交通灯配时方案
下的城市路网交通状况,对研究我国道路交通问题(如交叉口信号控制、交通事故、道
路通行能力以及交通拥堵机理分析等)方面具有一定的价值。同时,系统具有良好的可
扩展性,为以后开发更大型的微观仿真系统提供了基础。

关键词:微观交通仿真、元胞自动机、车辆动态行为建模、VDR、Gipps

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Abstract

The traffic simulation has e a powerful tool to study the road traffic problems, and
has been widely used in the fields of road design, traffic management, traffic safety analysis,
intelligent transportation systems, etc. However, at present, the development of domestic
traffic system simulation software is still at the stage of importing foreign software, lack the
traffic system simulation software conforming to the actual conditions of our country.
According to this problem, this paper has studied a variety of modeling methods on traffic
simulation, and has designed and developed the microscopic traffic simulation software for
urban work based on cellular automata.
Firstly, the modeling works of the system has been divided into two parts. The one is the
m