亚洲AV日韩AⅤ综合手机在线观看,激情婷婷久久综合色,欧美色五月婷婷久久,久久国产精品99久久人人澡

  • <abbr id="uk6uq"><abbr id="uk6uq"></abbr></abbr>
  • <tbody id="uk6uq"></tbody>
  • 計算機仿真交通蝴蝶效應(yīng)分析論文

    時間:2024-08-25 16:44:21 交通物流畢業(yè)論文 我要投稿
    • 相關(guān)推薦

    計算機仿真交通蝴蝶效應(yīng)分析論文

      1蝴蝶效應(yīng)

    計算機仿真交通蝴蝶效應(yīng)分析論文

      根據(jù)英國學(xué)者的研究成果,道路交通系統(tǒng)可能存在蝴蝶效應(yīng)。個別駕駛員的簡單細(xì)微行為在一定條件下可能會被傳遞、放大,從而引發(fā)嚴(yán)重的交通擁堵。蝴蝶效應(yīng)是混沌學(xué)理論中的一個概念,是復(fù)雜系統(tǒng)混沌特性的典型案例。由于復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部諸多非線性因素的交叉耦合作用,輸入端微小的差別隨著不斷推移,可能會在輸出端產(chǎn)生差異巨大的結(jié)果。其最形象的比喻是:一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶偶爾扇動幾下翅膀,可能兩周后在美國德克薩斯引起一場龍卷風(fēng)。其根本原因就是氣象系統(tǒng)的復(fù)雜性:蝴蝶翅膀的扇動,導(dǎo)致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變化,并產(chǎn)生微弱的氣流,而微弱氣流的產(chǎn)生又會引起四周空氣或其他系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化,由此引起一個連鎖反應(yīng),最終導(dǎo)致其他系統(tǒng)的極大變化[6]。蝴蝶效應(yīng)最早是美國麻省理工學(xué)院氣象學(xué)家羅倫茲發(fā)現(xiàn)并提出的。為了預(yù)報天氣,他用計算機求解仿真地球大氣的13個方程式。在一次實驗中,為了更細(xì)致地考察結(jié)果,他將一個中間解由0.506提高到0.506127。結(jié)果這萬分之一的微小差異卻導(dǎo)致了截然不同的結(jié)果,2條曲線的相似性完全消失了。由此發(fā)現(xiàn),羅倫茲提出了復(fù)雜的非線性系統(tǒng)“對初始值的極端不穩(wěn)定性”的特性,這一特性完全違背了人們認(rèn)識的常理。相近的初值帶入確定的方程,結(jié)果也應(yīng)該是相近的,怎么會出現(xiàn)大大偏離,甚至截然不同的結(jié)果呢!但是這個發(fā)現(xiàn)卻為人們認(rèn)識和分析復(fù)雜系統(tǒng)提出了全新的思想[6]。蝴蝶效應(yīng)說明,事物發(fā)展的結(jié)果,對初始條件具有極為敏感的依賴性,初始條件的極小變化,將會引起結(jié)果的巨大差異。蝴蝶效應(yīng)的現(xiàn)象橫跨各個專業(yè),滲透各個領(lǐng)域。例如亞洲發(fā)生的金融危機,美國曾經(jīng)發(fā)生的股市風(fēng)暴,以及太平洋出現(xiàn)的厄爾尼諾現(xiàn)象等都是典型的蝴蝶效應(yīng)的實例。蝴蝶效應(yīng)給人們的啟示就是事物彼此之間都有聯(lián)系,管理、規(guī)劃既要著眼全局,也要防微杜漸,細(xì)節(jié)決定成敗往往有其特殊的重要意義。道路交通系統(tǒng)是典型的復(fù)雜系統(tǒng),其間是否也存在著蝴蝶效應(yīng),蝴蝶效應(yīng)對交通擁堵的影響到底有多大,這些問題雖然已經(jīng)初步發(fā)現(xiàn)和提出,但是還缺乏深入的分析研究,特別是缺乏定量化的分析。而由于道路交通系統(tǒng)的復(fù)雜性,很難抽象出不同主體、不同因素之間的數(shù)量關(guān)系。特別是由于蝴蝶效應(yīng)的非線性特征,應(yīng)用傳統(tǒng)建模方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型更為困難。而應(yīng)用計算機仿真技術(shù)建模能較好地解決這些矛盾,可以通過計算機仿真模型的實驗結(jié)果深入分析道路交通系統(tǒng)中蝴蝶效應(yīng)的起因、條件以及不同影響,從而為城市交通管理提出新的管理思路。

      2交通仿真模型設(shè)計

      本模型在基于多主體的仿真平臺NetLogo上實現(xiàn)。NetLogo由美國西北大學(xué)連接學(xué)習(xí)與計算機建模中心(CenterforConnectedLearningandComputer-BasedModeling)開發(fā),目的是為科學(xué)研究和教育提供易用且強大的計算機輔助工具。NetLogo是一個多主體建模仿真集成環(huán)境,完全用Java編程實現(xiàn),可以在不同的平臺上運行,特別適合對隨時間演化的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真[7]。

      2.1主體設(shè)計應(yīng)用

     。危澹簦蹋铮纾锝r,整個模型的可視化界面被稱為World。World由靜態(tài)主體patch和動態(tài)主體turtle組成[8]。交通仿真模型中的道路環(huán)境主要通過靜態(tài)主體patch設(shè)置[9]。為了更好地對比不同駕駛員行為對道路交通擁堵情況的影響,在實驗?zāi)P椭写罱藢嶒灲M和對照組2條道路,設(shè)置2條道路的各種初始條件完全相同。通過設(shè)置和調(diào)整實驗組駕駛員行為的不同參數(shù),將模型仿真結(jié)果和對照組進(jìn)行比較。由此設(shè)計模型的整個World由20×200個patch組成,其縱坐標(biāo)為[-10,10],橫坐標(biāo)為[-100,100]。并在縱坐標(biāo)為[-5,-3]和[3,5]處設(shè)置實驗組和對照組2條道路。每條道路參照常見實際道路分為3條車道,分別表示超車道、快車道和慢車道。由于模型中設(shè)計的車輛大小與patch大小比例為1∶1,在參考實際車長的情況下,模型中每輛車的車長為4.5m,所以模型仿真的道路全長為900m。該模型中動態(tài)主體為車輛[9]。為了分別模擬道路不同程度的擁堵境況,使用滑動條組件控制道路上車輛初始數(shù)量。為了保證實驗組和對照組實驗條件相同,2條道路除了初始車輛數(shù)目相同,初始位置也完全一樣。為了考察不同駕駛員行為的影響,模型中將有緊急剎車行為的車輛用紅車表示,將有隨意變道行為的車輛用綠色表示,一般車輛用藍(lán)色表示。并可以通過相應(yīng)的滑動條組件控制紅色和綠色車輛的數(shù)目或比例。

      2.2主體屬性行為設(shè)計

      主體的屬性行為設(shè)計是基于多主體仿真模型設(shè)計的最關(guān)鍵步驟。應(yīng)根據(jù)研究的內(nèi)容、要素合理取舍,對于與研究內(nèi)容密切相關(guān)的行為要盡可能細(xì)致描述,同時還要注意與實際系統(tǒng)盡量一致。本模型只有一種動態(tài)主體———車輛。其中比較重要的屬性包括車輛的行駛速度和駕駛員的忍耐度。前者包括車輛的當(dāng)前速度、最低速度和最高速度。后者則和駕駛員的技術(shù)熟練程度、性別、年齡以及性格等有關(guān),另一方面也與前車速度、前車減速導(dǎo)致的自身減速等行為有關(guān)。此外還有車輛大小、當(dāng)前車道、所屬組別以及用于統(tǒng)計通行速率的有關(guān)屬性。動態(tài)主體的行為設(shè)計相對屬性設(shè)計更為復(fù)雜和重要。本模型中車輛的行為大致可分為:

     。ǎ保┬旭。車輛每次前進(jìn)時都應(yīng)先判斷前方近距離是否有車,如果有車,則減速,然后按前車速度行駛。如果沒車,在本車道允許的車速下加速行駛。

     。ǎ玻┳兯。當(dāng)?shù)缆窊矶禄虺霈F(xiàn)其他意外情況時,需要根據(jù)前車的剎車行為剎車或減速。當(dāng)?shù)缆吠〞郴蛴衅渌驎r,可以加速至最大限速后勻速行駛。

     。ǎ常┳兊。當(dāng)對前車的忍耐度達(dá)到極限時,車輛選擇變道超越。變道時需要判斷相鄰車道的車輛情況,并優(yōu)先變換到較快車道。如果滿足變道條件,則變道,并將忍耐度清零;如果不滿足變道條件,則按原車道行駛,同時忍耐度繼續(xù)增加。為了考察分析不同駕駛員行為的影響,定義了特殊車輛的特殊行為:

     。ǎ保┚o急剎車。該行為主要模擬駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員(紅色車輛)。當(dāng)前方有車時(可能是安全距離)剎車過死,且起步較慢。

     。ǎ玻╊l繁變道。該行為主要模擬不良駕駛習(xí)慣的駕駛員(綠色車輛)。忍耐度很低,只要相鄰車道允許就變道超車,而不顧是否影響相鄰車道后方車輛正常行駛。

     。.3仿真實驗

      在NetLogo仿真平臺上可以方便地設(shè)置和調(diào)整模型中的有關(guān)參數(shù),直觀地查看模型運行的結(jié)果[8]。還可以將模型運行過程中的有關(guān)統(tǒng)計量以圖表的形式顯示,或?qū)⒂嘘P(guān)仿真結(jié)果導(dǎo)出到專門的統(tǒng)計軟件中進(jìn)行分析[10]。本模型分別測試了道路較為暢通(初始車輛150)和較為擁堵(初始車輛350)時,駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員占2%的情況下車輛的平均速度,分別如圖2和圖3所示。由圖2、圖3可以看出,當(dāng)?shù)缆吠〞硶r2條曲線基本重合,少量駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員影響不大;進(jìn)一步調(diào)整有關(guān)參數(shù),實驗結(jié)果表明在道路通暢的情況下,駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員的比例在20%以下都不會有明顯影響。但是當(dāng)?shù)缆份^為擁堵時,即使只有2%的駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員,實驗組的曲線波動十分明顯,有時甚至出現(xiàn)幅度較大的下降,說明在交通接近飽和的條件下,個別駕駛員的行為有可能會對整個道路產(chǎn)生明顯的影響。本模型也測試了道路較為暢通(初始車輛150)和較為擁堵(初始車輛350)時,具有頻繁變道行為的駕駛員占2%的情況下車輛的平均速度。當(dāng)?shù)缆吠〞硶r2條曲線基本重合,少量的頻繁變道的駕駛員對交通影響不大。但是當(dāng)?shù)缆份^為擁堵時,即使只有很少量的駕駛員頻繁變道,也會對整個道路產(chǎn)生巨大的影響。在以上初步仿真分析的基礎(chǔ)上,還可以進(jìn)一步調(diào)整有關(guān)模擬參數(shù)的設(shè)置,或者進(jìn)一步細(xì)化駕駛員的行為,深入分析不同個體行為和交通擁堵的相關(guān)關(guān)系。

      3結(jié)束語

      以上模型運行結(jié)果充分說明,當(dāng)交通趨近于飽和時,少數(shù)不良駕駛行為的存在確實會對道路交通帶來巨大的影響。雖然僅僅是個別駕駛員的細(xì)微動作,但是會隨著其影響的傳遞、放大,可能會引發(fā)一場“交通海嘯”。另一方面,也說明計算機仿真模型是研究交通系統(tǒng)的有效工具,可以為管理者分析管理復(fù)雜的交通系統(tǒng)搭建一個方便的平臺。實際上,城市的道路交通主要存在2個矛盾:一是道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市發(fā)展需求之間的矛盾,另一個是市民的交通守法意識與現(xiàn)代化都市之間的矛盾,兩者分別被稱為“硬件矛盾”和“軟件矛盾”。而不良駕駛行為恰恰是交通擁堵的另一個“元兇”。如果廣大民眾不能提高交通意識和道德修養(yǎng),培養(yǎng)規(guī)范良好的駕駛行為,再寬闊的馬路,再健全的交通法規(guī),也解不開交通擁堵的死結(jié)。無論是什么復(fù)雜系統(tǒng),一個壞的微小的機制,如果不加以及時的引導(dǎo)、調(diào)節(jié),有可能會給系統(tǒng)帶來非常大的危害,成為“龍卷風(fēng)”;而一個好的微小的機制,只要正確引導(dǎo),經(jīng)過一段時間的努力,同樣可能產(chǎn)生轟動效應(yīng),而成為一場“革命”。

    【計算機仿真交通蝴蝶效應(yīng)分析論文】相關(guān)文章:

    計算機仿真技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用論文09-23

    智能變電站計算機仿真論文10-05

    計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合分析06-03

    計算機仿真和建模臨床醫(yī)學(xué)論文論文10-05

    城市軌道交通仿真施工設(shè)計論文08-14

    計算機仿真自動化物流系統(tǒng)設(shè)計論文10-03

    公鐵聯(lián)運物流系統(tǒng)計算機仿真論文09-06

    自動化物流系統(tǒng)計算機仿真論文08-27

    云計算在計算機仿真領(lǐng)域的應(yīng)用與實現(xiàn)論文09-12

    化工原理實驗中計算機仿真的應(yīng)用論文08-05