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【摘 要】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 交通事故 意外事件
一、研究背景和意义
元胞自动机模型作为模拟非线性复杂系统的一种有效工具，近年来在交通流的研究中得到了广泛的应用，模型的时间、空间、状态均离散，规则简单，非常适合计算机模拟。元胞自动机模型在保留交通流这一复杂系统的非线性行为和其他物理特征的同时，更易于计算机操作，可以通过灵活修改其规则以考虑各种实际交通状况。结合国内外专家学者的研究，本文从微观角度探讨当道路上发生意外事件时，车辆密度与车流流量，车辆平均速度的关系。
二、元胞自动机模型
描述高速公路交通流的元胞自动机的模型为FI模型（fukui-ishibashi model）和NS模型（ nagel-schreckenberg model）。国内外在运用交通元胞自动机模型研究车辆换道行为和分析交通事故发生机理等方面取得了一定成果。
交通流元胞自动机模型大致分为两大类：研究高速公路的一维交通流模型和研究城市交通网的交通流模型"这两类模型中最为著名的模型有Ns模型FI模型和BML模型它们都是以wolfram提出的184号模型侧为基础而建立起来的模型"Wblftam提出的184号模型是能够体现交通流特性的最简单的模型，该模型把道路视为含有L个格点的一维格点链，所有的车辆行进方向相同，整个系统采用周期性边界条件以保持车辆数守恒"系统的更新规则为：在每一时步内如果某一车辆的前方最近邻的格点为空，则在下一时刻该车辆可向前移动一个格点，否则停在原地不动，即使前方的车在此时步中离开，该车也原地不动。
三、模型的建立
以双向六车道的高速公路为研究对象，最外侧车道为紧急停车道，亦称救援车车道；最内侧车道是超车道；中间车道是正常行驶车道.两车道高速公路表示为并列的长度为L的元胞链，每个元胞的长度定为200/36m，约为5.5m.本文将在高速公路上行驶的车辆归纳为小汽车和货车，这两种速度类型的车按密度和混合比例随机分布于两车道上，假定每辆小汽车占1个元胞，在高速公路上的车速范围是0到120km/h，对应于0到6个元胞/秒；每辆货车占3个元胞，在高速公路上的车速范围是0到100km/h，对应于0到5个元胞/秒.两车之间的最小安全距离与后方车辆成正比关系，即后方车辆的速度越大与前方车辆间的安全距离就应当越大，本文假定最小安全距离在数值上与后方车辆的速度相等.Xi（t）表示第i辆车在t时刻的位置，Vi（t）表示第i辆车在t时刻的速度，Vhmax和Vlmax分别表示小汽车和货车的最大速度.Pa为车辆的加速概率，Pd为车辆的减速概率，Pt为车辆的换道概率.第i辆车t时刻与前方紧邻车辆的间距Gpi（t）为：
四、交通事故对交通流的影响
第一车道发生事故，且Ts分别为0h，0.5h和1h时的空间占有率与流量关系图和空间占有率与平均速度关系图.从图1（a）可以看出，当ρ<0.05，不同的Ts对应的流量之间无区别，说明在低密度下第一车道上发生交通事故时堵塞时间对车流的影响不大，车辆能够顺畅行驶。当0.05<ρ<0.60时，第一车道中的交通事故就会对车流产生较大影响，随着空间占有率的增大；Ts为0.5h和1h对应的流量明显比无事故时低，Ts为0.5h时的流量增加趋势介于无事故和Ts为1h对应的流量之间。说明在该阶段第一车道的交通事故已经对车流产生较大影响。而这一个小时总体的流量和平均速度是由前半小时的堵塞相和后小时的畅通相组成，从而形成Ts为0.5h时流量和平均速度变化图.当0.05<ρ<0.60时，Ts为1h时交通流流量维持在1100左右，而其他两种情况下的交通流流量随着车辆密度的增加有不同程度的下降.当ρ>0.60时，3种情况的流量变化趋于一致，此时道路上的交通流密度较大，车辆之间相互影响明显，交通流的黏滞系数较大，从而由于交通事故形成的堵塞对交通流的影响没有突显，所以无事故、有事故以及不同的事故时间时对应的交通流量差距不大。
当ρ<0.05时，不同的Ts对应的平均速度之间没有太大差别，说明在低密度时在第一车道上发生交通事故时堵塞时间对车辆的平均速度影响不大，车辆通行顺畅.当0.05<ρ<0.60时，3种情况下的平均速度随着车辆密度的增加下降幅度逐渐减小，但总体呈下降趋势.从Ts= 0的平均速度下降的情况说明即使在没有交通事故时，车辆的平均速度也会随着车辆密度的增加而减小；Ts=1h时的平均速度最小，Ts=0.5时的平均速度介于两者之间.当ρ>0.60时，车辆密度逐渐增大，第一车道上车辆数量增多，车辆之间的相互影响增强，由于交通事故造成的堵塞对车辆行驶的速度影响已经不是很明显。所以，随着车辆密度的增加，有无事故以及事故堵塞时间的长短对车辆平均速度的影响逐渐趋于一致。
参考文献：
[1]王荣本，游峰，崔高健等.车辆安全换道分析.吉林大学学报，2005（2）：179-182.
[2]吴大艳，谭惠丽，孔令江等.三车道元胞自动机交通流模型研究.系统工程学报， 2005， 20（4）：393-397.
【关键词】元胞自动机 交通事故 意外事件
一、研究背景和意义
元胞自动机模型作为模拟非线性复杂系统的一种有效工具，近年来在交通流的研究中得到了广泛的应用，模型的时间、空间、状态均离散，规则简单，非常适合计算机模拟。元胞自动机模型在保留交通流这一复杂系统的非线性行为和其他物理特征的同时，更易于计算机操作，可以通过灵活修改其规则以考虑各种实际交通状况。结合国内外专家学者的研究，本文从微观角度探讨当道路上发生意外事件时，车辆密度与车流流量，车辆平均速度的关系。
二、元胞自动机模型
描述高速公路交通流的元胞自动机的模型为FI模型（fukui-ishibashi model）和NS模型（ nagel-schreckenberg model）。国内外在运用交通元胞自动机模型研究车辆换道行为和分析交通事故发生机理等方面取得了一定成果。
交通流元胞自动机模型大致分为两大类：研究高速公路的一维交通流模型和研究城市交通网的交通流模型"这两类模型中最为著名的模型有Ns模型FI模型和BML模型它们都是以wolfram提出的184号模型侧为基础而建立起来的模型"Wblftam提出的184号模型是能够体现交通流特性的最简单的模型，该模型把道路视为含有L个格点的一维格点链，所有的车辆行进方向相同，整个系统采用周期性边界条件以保持车辆数守恒"系统的更新规则为：在每一时步内如果某一车辆的前方最近邻的格点为空，则在下一时刻该车辆可向前移动一个格点，否则停在原地不动，即使前方的车在此时步中离开，该车也原地不动。
三、模型的建立
以双向六车道的高速公路为研究对象，最外侧车道为紧急停车道，亦称救援车车道；最内侧车道是超车道；中间车道是正常行驶车道.两车道高速公路表示为并列的长度为L的元胞链，每个元胞的长度定为200/36m，约为5.5m.本文将在高速公路上行驶的车辆归纳为小汽车和货车，这两种速度类型的车按密度和混合比例随机分布于两车道上，假定每辆小汽车占1个元胞，在高速公路上的车速范围是0到120km/h，对应于0到6个元胞/秒；每辆货车占3个元胞，在高速公路上的车速范围是0到100km/h，对应于0到5个元胞/秒.两车之间的最小安全距离与后方车辆成正比关系，即后方车辆的速度越大与前方车辆间的安全距离就应当越大，本文假定最小安全距离在数值上与后方车辆的速度相等.Xi（t）表示第i辆车在t时刻的位置，Vi（t）表示第i辆车在t时刻的速度，Vhmax和Vlmax分别表示小汽车和货车的最大速度.Pa为车辆的加速概率，Pd为车辆的减速概率，Pt为车辆的换道概率.第i辆车t时刻与前方紧邻车辆的间距Gpi（t）为：
四、交通事故对交通流的影响
第一车道发生事故，且Ts分别为0h，0.5h和1h时的空间占有率与流量关系图和空间占有率与平均速度关系图.从图1（a）可以看出，当ρ<0.05，不同的Ts对应的流量之间无区别，说明在低密度下第一车道上发生交通事故时堵塞时间对车流的影响不大，车辆能够顺畅行驶。当0.05<ρ<0.60时，第一车道中的交通事故就会对车流产生较大影响，随着空间占有率的增大；Ts为0.5h和1h对应的流量明显比无事故时低，Ts为0.5h时的流量增加趋势介于无事故和Ts为1h对应的流量之间。说明在该阶段第一车道的交通事故已经对车流产生较大影响。而这一个小时总体的流量和平均速度是由前半小时的堵塞相和后小时的畅通相组成，从而形成Ts为0.5h时流量和平均速度变化图.当0.05<ρ<0.60时，Ts为1h时交通流流量维持在1100左右，而其他两种情况下的交通流流量随着车辆密度的增加有不同程度的下降.当ρ>0.60时，3种情况的流量变化趋于一致，此时道路上的交通流密度较大，车辆之间相互影响明显，交通流的黏滞系数较大，从而由于交通事故形成的堵塞对交通流的影响没有突显，所以无事故、有事故以及不同的事故时间时对应的交通流量差距不大。
当ρ<0.05时，不同的Ts对应的平均速度之间没有太大差别，说明在低密度时在第一车道上发生交通事故时堵塞时间对车辆的平均速度影响不大，车辆通行顺畅.当0.05<ρ<0.60时，3种情况下的平均速度随着车辆密度的增加下降幅度逐渐减小，但总体呈下降趋势.从Ts= 0的平均速度下降的情况说明即使在没有交通事故时，车辆的平均速度也会随着车辆密度的增加而减小；Ts=1h时的平均速度最小，Ts=0.5时的平均速度介于两者之间.当ρ>0.60时，车辆密度逐渐增大，第一车道上车辆数量增多，车辆之间的相互影响增强，由于交通事故造成的堵塞对车辆行驶的速度影响已经不是很明显。所以，随着车辆密度的增加，有无事故以及事故堵塞时间的长短对车辆平均速度的影响逐渐趋于一致。
参考文献：
[1]王荣本，游峰，崔高健等.车辆安全换道分析.吉林大学学报，2005（2）：179-182.
[2]吴大艳，谭惠丽，孔令江等.三车道元胞自动机交通流模型研究.系统工程学报， 2005， 20（4）：393-397.