Keep to the right

1、KEEP RIGHT TO KEEP RIGHT规则在一些汽车靠右行驶的国家（比如美国，中国等等），多车道的高速在一些汽车靠右行驶的国家（比如美国，中国等等），多车道的高速公路常常遵循以下原则公路常常遵循以下原则：司机司机必须在最必须在最右侧行驶右侧行驶，除非，除非他们需要超车他们需要超车，超车时必须先移到左侧，超车时必须先移到左侧车车道并在道并在超车后再返回。超车后再返回。TASK建立数学模型来分析这条规则在低负荷和高负荷状态下的交通路况建立数学模型来分析这条规则在低负荷和高负荷状态下的交通路况的表现的表现1.考察流量和安全的权衡问题考察流量和安全的权衡问题,车速过高过低的限制或者这个问题陈

2、车速过高过低的限制或者这个问题陈述中可能出现的其他因素。这条规则在提升车流量的方面是否有效？述中可能出现的其他因素。这条规则在提升车流量的方面是否有效？如果不是，提出能够提升车流量、安全系数或其他因素的替代品如果不是，提出能够提升车流量、安全系数或其他因素的替代品（包括完全没有这种规律）并加以分析。（包括完全没有这种规律）并加以分析。2.在一些国家，汽车靠左形式是常态，探讨你的解决方案是否稍作在一些国家，汽车靠左形式是常态，探讨你的解决方案是否稍作修改即可适用，或者需要一些额外的需要。修改即可适用，或者需要一些额外的需要。最后，以上规则依赖最后，以上规则依赖于人的判断，如果相同规则的交通运输完

3、全在智能系统的控制下，于人的判断，如果相同规则的交通运输完全在智能系统的控制下，无论是部分网络还是嵌入使用的车辆的设计，在何种程度上会修改无论是部分网络还是嵌入使用的车辆的设计，在何种程度上会修改你前面的结果？你前面的结果？两个子问题1.建立建立一个模型，可以模拟超车过程一个模型，可以模拟超车过程。尝试建立一个拥有速度限制和其他事实的输入的模型，使尝试建立一个拥有速度限制和其他事实的输入的模型，使它它能能够通过某种机制来反映给定的规则。然后我们可以改变输入来进行够通过某种机制来反映给定的规则。然后我们可以改变输入来进行多次模拟。而且我们可以改变机制来应用改变的规则。最终获得不多次模拟。而且我们

4、可以改变机制来应用改变的规则。最终获得不同的输出。同的输出。2.提出提出数学标准，来评价特定的规则。数学标准，来评价特定的规则。尝试运用我们模型的输出尝试运用我们模型的输出提出一个提出一个数学标准数学标准来评价不同来评价不同的规则的规则。我们将要权衡交通流，安全和其他事实。我们将要提出其他规则并我们将要权衡交通流，安全和其他事实。我们将要提出其他规则并且决定什么规则是最好的且决定什么规则是最好的理论准备一个一个高速公路交通仿真高速公路交通仿真的模型在研究交通的模型在研究交通规则规则的的表现表现上上是是必要的。必要的。德国物理学家德国物理学家Nagel和和Schreckenberg建立了建立了一

5、个一个针对高速公路针对高速公路交通交通仿真仿真的的理论模型理论模型，这是一个简单的蜂窝理论模型，这是一个简单的蜂窝理论模型，被被称为称为“NS模型模型”道路交通流自动机模型。道路交通流自动机模型。全文假设1、高速公路上没有行人、高速公路上没有行人2、忽略风力对变道的影响、忽略风力对变道的影响3、存在应急道、应急道上没有车（在某一阶段流量不会减少）、存在应急道、应急道上没有车（在某一阶段流量不会减少）4、高速公路上没有斜坡、高速公路上没有斜坡5 5、假设假设所有所有的的司机司机基于基于相同的相同的规则行事。规则行事。模型概述大多数关于交通的研究可以被分类为微观和宏观两种。由于宏观方法很难适用于我

6、们的问题，我们用微观技术来解决问题。我们通过几种方式来研究这个规则。我们的基本模型允许我们近观车道变换行为。我们专注于改变车道的触发条件和成功变道的条件。 我们对待变左道和变右车的行为不同。 这个模型给了我们一些对于规则的启示并且是后续研究的垫脚石。扩展模型从更宽广的角度看待这个问题。 我们考虑高速公路的部分并将其划分为网格。 然后，我们运行一个细胞自动机以模拟车辆的行为。 该模型的实质是规则指挥元细胞。 我们根据我们的基本模型的分析推导出的规则。 此外，使用周期边界条件，我们把高速公路作为一个“环行路”，以便精确地控制稳定性。 因此，我们把它叫做“环道”模型。模型概述我们的精致模型试图解决一

7、个更现实同时更具挑战性问题。 我们为我们的元胞自动机增加一个入口匝道和出口匝道。还添加了进入和退出的车辆的规则。 我们用泊松分布来模拟车辆从起点的进入量。我们使用扩展“环路”模型为标准模型来分析问题，所有的结果核心都是这种模型。基本车道变换模型超车行为：打信号灯超车行为：打信号灯3s，变左道，加速，打信号灯，变左道，加速，打信号灯3s，变右道。，变右道。变左道的两个原则变左道的两个原则：1.有原因（前方新手狗挡路）有原因（前方新手狗挡路）2.安全安全（变道过去不会追尾）（变道过去不会追尾）基本车道变换模型变右道的规则：变右道的规则：1.无法超过当前超车道上的车无法超过当前超车道上的车2.超过慢

8、车后，变回原道是安全的超过慢车后，变回原道是安全的3.变道后保持相对高速变道后保持相对高速扩展“环道”模型为了理解规则怎么在交通流中发挥作用，我们得分析在一段相对长的道路上的车辆的表现，这将更贴近高速公路的实际。一个直观的建模是把它看作一种随机过程。 因此，我们使用一个细胞自动机来模拟的车辆在高速公路上的行为。细胞自动机是一个描述随时间发展的系统的离散模型。 它被称作离散模型是因为它把时间作为离散变量。 该模型需要初始配置和一组固定的规则来决定系统如何发展。 在每个时间步中，元胞自动机将逐步推进，实施所有的规则。“环道”模型假设1、司机依据一定的概率来遵守规则、司机依据一定的概率来遵守规则2、

9、所有司机尝试在保持安全车距的同时开的尽量快、所有司机尝试在保持安全车距的同时开的尽量快3、司机是司机是“短视的短视的”，这意味着它们只能，这意味着它们只能看到看到他他面前面前的的一一辆辆车车、后面一辆后面一辆车和邻近车和邻近车道车道的的几几辆辆车车4、司机只根据自己的利益来做决定、司机只根据自己的利益来做决定细胞自动机模型假设1、车道变换不花费额外的时间、车道变换不花费额外的时间2、每个细胞是一个、每个细胞是一个4m6m的区域的区域,路长路长2000个细胞，一个车道的个细胞，一个车道的宽度为宽度为1个细胞个细胞3、每时间步长为、每时间步长为1s4、我们运行、我们运行20000时间步长并且分析最

10、后时间步长并且分析最后1000时间步长（稳定）时间步长（稳定）5、所有车都有达到最大速度的趋势，但是每辆车有概率、所有车都有达到最大速度的趋势，但是每辆车有概率p自动减自动减速速6、加速、加速稳定同时稳定同时减速可在一个时间步长内完成减速可在一个时间步长内完成车型模型规则S1:移动移动加速：加速：随机减速（概率随机减速（概率p）安全控速：安全控速：模型规则S1:移动移动(b)位置位置模型规则S2:变道变道(a)变左道变左道前车过慢前车过慢考虑到要加速，则考虑到要加速，则安全性安全性:不会被追尾不会被追尾模型规则S2:变道变道(b)变右道变右道安全性：安全性：遵守遵守2.1所有规则所有规则周期边

11、界条件和初始状态边界条件决定了车辆进入和离开的方式，初始条件决定了车辆的边界条件决定了车辆进入和离开的方式，初始条件决定了车辆的速度和在系统中的分布。速度和在系统中的分布。假设假设离开系统的车辆会立即重新进入系统，此系统为死循环。离开系统的车辆会立即重新进入系统，此系统为死循环。车辆总数为常量。车辆总数为常量。精细坡道模型添加入口和出口坡道添加入口和出口坡道出口坡道出口坡道850900入口坡道入口坡道11001500规则：规则：出口：出口：对于需要离开的车：对于需要离开的车：700后不会变左道，并后不会变左道，并且将减速到且将减速到3cell/s，850-900后处于最右道。后处于最右道。进口

12、：进口处可以变道。进口：进口处可以变道。精细坡道模型的开放边界基于交通量是随机的，系统进入量是离散的。我们设基于交通量是随机的，系统进入量是离散的。我们设1.模型的输入设置为泊松分布。模型的输入设置为泊松分布。2.车辆有车辆有的概率离开系统。的概率离开系统。3.基于规则，输入输出基本相等。基于规则，输入输出基本相等。不同交通流结论评价标准流量：流量：单位时间内经过某点车辆数单位时间内经过某点车辆数平均速度平均速度Nj(t)第第j条道条道上车辆上车辆总数总数N(t)任意时间内道内车辆总数任意时间内道内车辆总数评价标准车道流量所占率比车道流量所占率比紧急制动频率紧急制动频率紧急制动定义为速度下降超

13、过紧急制动定义为速度下降超过2cell/time-step变道率变道率满意度：未达到最大速度视为不满意，满意度：未达到最大速度视为不满意，0,1标准速度标准速度偏差：偏差：关于车道数的结论1、流量（、流量（1st为最左道）为最左道）关于车道数的结论2、平均速度、平均速度关于车道数的结论3、车道使用率、车道使用率关于车道数的结论4/紧急制动率紧急制动率关于车道数的结论5、变道率、变道率关于车道数的结论6、满意度、满意度关于车道数的结论6、标准速度差、标准速度差关于速度上限的结论关于速度上限的结论关于速度上限的结论关于变道前打信号灯的结论遇到遇到前前车打信号，后车减速让道。车打信号，后车减速让道。

14、关于变道前打信号灯的结论结论基于以上不同因素对系统的影响，我们可以得出以下结论：基于以上不同因素对系统的影响，我们可以得出以下结论：1.车道车道的数量不是在任何情况下的的数量不是在任何情况下的影响因素影响因素2.车速上限在畅通情况下很重要车速上限在畅通情况下很重要3.车速下限在拥挤交通下很重要车速下限在拥挤交通下很重要4.信号灯的作用提高安全性，但是降低车流量和均匀车速。信号灯的作用提高安全性，但是降低车流量和均匀车速。规则的讨论文章文章研究研究了五个基本规则了五个基本规则和和四个进阶规则四个进阶规则。为了。为了评价这些规评价这些规则则，使用了使用了模糊模糊综合综合评价评价模型。模型。超车的基

15、本规则除了文章中，另外四个基本规则概述如下：超车没有规则。： 不能变道，不能超车。：在最高限速最右边的车道最低。 最左边的车道最高。：汽车被分配到最左边的车道。巴士分配给中间车道，卡车被分配给最右边的道评价标准交通流质量交通流质量:车流量车流量平均速度平均速度安全性考量安全性考量：紧急刹车率紧急刹车率体验参数体验参数：满意度和满意度和标准速度差标准速度差模糊综合评价模型FSE是多标准是多标准-决策方法决策方法。它它的的确定基于确定基于数据中的每个标准的权重数据中的每个标准的权重。我们。我们使用这种技术来分析每个规则的表现。使用这种技术来分析每个规则的表现。模糊综合评价模型结论： 流畅交通流情况

16、下，模糊综合评价模型结论： 拥堵交通流情况下，进阶原则分配分配车道车道规则规则的进阶的进阶：车可在指定车道上实现超速变道车可在指定车道上实现超速变道卡车禁止变道规则卡车禁止变道规则：卡车坚守最：卡车坚守最右边的车道，同时汽车和公交车可右边的车道，同时汽车和公交车可在三条车道之间切换。在三条车道之间切换。最小最小速度在最左边车道的规则速度在最左边车道的规则：低于指定速度的车限制在最左边车低于指定速度的车限制在最左边车道。道。兼顾规则：兼顾分配车道规则，汽车同时遵循非变道在最右原则兼顾规则：兼顾分配车道规则，汽车同时遵循非变道在最右原则结论结论：流畅交通流情况下，兼顾拥堵交通流情况下，敏感性分析文章基于文章基于不同车型所占比，不同车型所占比，自动减速概率，自动减速概率，司机希望换道司机希望换道