浙江大学
硕士学位论文
城市混合交通系统建模与仿真研究
姓名：翁彦琳
申请学位级别：硕士
专业：模式识别与智能系统
指导教师：吴铁军
2002.3.1
浙江大学硕士学位论文
摘要
智能交通系统（ＩＴＳ）作为２１世纪交通运输体系的发展方向，受到世界各国的
广泛重视。作为智能交通系统的基础，对交通流理论的研究，尤其是交通流模型的研究，有着极大的意义。与国外相比，我国在这方面起步较晚，而且由于中国混合交通流的特殊性，也无法直接应用国外成熟的交通流模型。因此，建立一套适合中国交通特点的交通流模型对我国研究开发智能交通系统来说是迫切需要的。本文对
此作了一些力所能及的探索和研究。
，
／本文的主要内容包括：
～
１．介绍了智能交通系统（ＩＴＳ）的概念、结构体系以及在中国的发展情况；对现有的交通流模型进行了总结，并具体分析了几种宏观模型的性能。
２．对跟车理论进行了深入研究，细致分析了经典的几种跟车模型以及模型的稳定性问题，并对模型的发展方向进行了探讨。跟车模型描述的常见的车辆跟随行为，在智能交通系统中有着重要的地位。
３．针对中国交通中机动车和非机动车混行的情况，提出了—种改进的跟车模型ＭｉｘＴＣＦ。通过在模型中引入“前车搜索”模块，可以解决由于非机动车横向干
扰带来的前车不确定问题，不仅能够很好的描述规范单车道上车辆跟随行为，而且￣－’
对混行交通情况的模拟与实际情况也有很好的对应。
４．概述了交通仿真系统的发展状况，着重介绍了交通微观仿真系统。在改进的跟车模型ＭｉｘＴＣＦ基础上，用Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋开发了仿真系统Ｔｒａｆｆｉｃ。并对单车道跟车，双车道跟车，不同车型的车辆跟随进行了仿真研究。仿真结果显示模型的正确
性。
最后，总结了本文的工作，并指出了若干有待进一步研究的问题。．厂一＼—一一ｂ
／
关键词：智能交通系统、交通建模、混合交通、跟车模型、交通微观仿真系统
ＩＩ浙江大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｓｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ２１ｓｔＣｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｉｓｂｅｉｎｇｐａｉｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ．１１ｌｅ
ｏｆｌｈｍｃＭｏｄｅｌｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆ
ｓｔｕｄｙｏｆＴｒａｆｆｉｃＴｈｅｏｒｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｔｕｄｙ
ＩＴＳ，ｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｃｈｉｎａ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，ｓｔａｒｔｅｄ
ｕｐｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｎｔｈｉｓｆｉｌｅｄｍｕｃｈｌａｔｅ．Ａｌｓｏ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍｉｘｅｄ
ｔｒａｆｆｉｃｏｆＣｈｉｎａ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｒａｆｆｉｃｍｏｄｅｌｓｏｖｅｌｓｅａｓｃａｎ’ｔｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，
ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｓｅｔｏｆｔｒａｆｆｉｃｍｏｄｅｌｓｂａｓｅｄｏｎｍｉｘｅｄｔｒａｆ矗ｃｉｓｉｎｕｒｇｅｎｔｎｅｅｄ．Ｔｈｉｓ
ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎａｔｔｅｍｐｔｓｔｏｈａｖｅｓｏｍｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｉｔ．
ＴｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｉｓｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｉＳａｓｆｏｌｌｏｗｓ：
１．ＷｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆＩＴＳ，ｉｔｓｓｙｓｔｅｍｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎ
ｉｎＣｈｉｎａ．Ａｓｕｍｍａｒｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓ
ｏｆｓｏｍｅｓｐｅｃｉｆｉｃｍａｃｒｏ—ｍｏｄｅｌｓａｒｅｇｗｅｎ．
２．Ｗｅｔａｋｅａｎｉｎ－ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣａｒ?ｆｏｌｌｏｗｉｎｇＭｏｄｅｌ．Ｗｅｃａｒｅｆｕｌｌｙａｎａｌｙｚｅｓｅｖｅｒａｌ
ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓａｂｏｕｔｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．
３．ＷｉＩｌｌｒｏｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｍｉｘｅｄｔｒａｆｆｉｃｏｆｍｏｔｏｒ－ｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｎｏｎ－ｍｏｔｏｒ－ｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎＣｈｉｎａ，
ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｍｏ＆ｌ－ＭｉｘＴＣＦ．Ｗｅｆｉｎｄｏｕｔｔｈａｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅ“ｆｒｏｎｔ－ｃａｒ－ｓｅａｒｅｈｉｎｇ＇’ｍｏｄｕｌｅｉｎｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｔｈｅｆｒｏｍ
ｃａｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｎｏｎ－ｍｏｔｏｒ?ｖｅｈｉｃｌｅｓｉｓｗｅｌｌｒｅｄｕｃｅｄ．
４．Ｗｅｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｒａｆＥｃ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｍｏｄｅｌＭｉｘＴＣＦ，ｗｅｈａｖｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ‘＇Ｔｒａｆｆｉｃ＇’ｂｙｕｓｉｎｇ
ｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ
ＶｉｓｕａｌＣ＋＋．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｌａｎｅ－ｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ．ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｎｅ－ｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅ
ｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓａｌｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ．１１圮ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｍｏｄｅｌ．
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅａｎｄｓｈｏｗｔｈｅｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ．●
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＴｒａｆｆｉｃＭｏｄｅｌｓ，ＭｉｘｅｄＴｒａｆｆｉｃ，
Ｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗｉｎｇＭｏｄｅｌｓ，ＴｒｒａｆｆｉｅＭｉｃｒｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
浙江大学硕士学位论文
第一章绪论
１．１智能交通系统（ＩＴＳ）
自古以来，衣食住行就是人们生存和发展的四大要素，其中“行”指的就是交通。交通的发达程度是衡量一个国家现代化程度的重要标志之一，也是社会发展和人民生活水平提高的基本条件。９０年代以来，在交通运输业飞速发展的同时，世界各国交通拥堵、交通事故和环境污染也正在影响着社会经济的发展和人们的生活。在资源、环境与交通需求日益增长的矛盾越来越突出的今天，道路基础设施的不断快速增长将受到限制，这就需要采用各种先进技术和方法来提高现有交通运输基础设施的能力，以更经济、有效的方式来满足社会对交通的需求，智能交通系统（ＩＴＳ）就是解决这一矛盾的主要途径之一。
所谓智能交通系统（ＩＴＳ），是指以交通工程理论为核心，将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等综合运用于整个地面交通管理体系，形成一个涵盖人、车、路的有机整体，并能最大限度地发挥整个系统的运输和管理效率。我们现在经常谈论有关交通信息采集、传输、处理、应用以及交通监视、交通管理、紧急救援等技术其实仅涉及到ＩＴＳ系统工程的一部分，目的是在现有交通设施下，通过交通信息的及时共享，达到大幅度提高道路通行能力的目的。智能交通系统的快速发展与广泛应用，不仅能够有效地解决交通的拥堵，而且对提高交通安全、加快交通事故的处理与救援、改善客货运输管理与通行能力、减少环境污染等方面都会产生巨大的影响。国外的经验证明，一旦ＩＴＳ投入使用，至少可以把城市的交通堵塞减少５０％，交通事故甚至可以减少８０％；同时每年还可减少４５．４６亿Ｌ的燃料消耗，公路网络通行能力成倍增长，并减少尾气污染，经济效益与社会效益都是很可观的。因此，智能交通系统作为二十一世纪交通运输系统的重要发展方向，已被世界各国所重视。美国政府于１９９１年开始投资对ＩＴＳ进行开发研究，仅１９９４～１９９５年度，就确定了１０４项ＩＴＳ研究开发项目。欧洲最著名的ＩＴＳ研究计划是１９个国家投资５０亿美元的联合项目ＥＵＲＥＫＡ。在这个总计划中有许多具体项目，如以车辆的研究开发为主体的ＰＲＯＭＥＴＨＥＵＳ（ＰＲｏｇｒａｍｆｏｒＥｕｒｏｐｅａｎＴｒａｆｆｉｃ
２第一章绪论
ｗｉｔｈＨｉｇｈｅｓｔＥｆｆｉｃｉｅｎｃＹａｎｄＳａｆｅｔｙ）和以道路基础设施的研究开发为主体的ＤＲＩＶＥ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＲｏａｄＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＶｅｈｉｃｌｅｓａｆｅｔｙｉｎＥｕｒｏｐｅ）。日本的ＩＴＳ的研究开发早于欧洲和美国，其最初的ＩＴＳ项目是ＡＭＴＩＣＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＭｏｂｉｌｅＴｒａｆｆｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）和ＰＡＳＳ（Ｒｏａｄ－ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）。同时，ＩＴＳ的国际标准也在制定中，其代号定为ＩＳＯ／ＴＣ２０４。１９９３年召开了第一次ＩＴＳ国际标准化会议。由于欧盟ＩＴＳ标准（ＣＥＮ／ｒＣ２７８）早于国际标准的制定，所以国际标准具有欧洲标准的大部分内容。
１．１．１ＩＴＳ的基本内容
尽管对ＩＴＳ的定义欧美各国有着不同的解释，但其目标基本一致，实现的技术和包含的内容也差别不大，主要包括以下８个部分ＵＩ：
１．先进的出行信息系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＴｒａｖｅｌｅｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
该系统是建立在完善的信息网络基础上，交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，可以向交通信息中心提供各地的交通信息；该系统得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息，停车场信息以及与出行相关的其他信息：出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择最优路线。更进一步，当车上装备了自动定位和导航系统时，该系统可以帮助驾驶者自动选择行驶路线。随着信息网络技术的发展，科学家们已经提出将ＡＴＩＳ建立在因特网上，并采用多媒体技术，这将使ＡＴＩＳ的服务功能大大加强，汽车将成为移动的信息中心和办公室。
２．先进的交通管理系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＴｒａｆｆｉｃＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）
此系统的一部分与ＡＴＩＳ共用信息采集、处理和传输系统，但是ＡＴＭＳ主要是给交通管理者使用的，它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视，根据收集到的信息，对交通进行控制，如信号灯，发布诱导信息，道路管制，事故处理与救援等，从而使交通流始终处于最佳状态。
３．先进的公共交通管理系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＰｕｂｌｉｃＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
此系统的主要目的是提高公共交通的可靠性、安全性及运行效率，包括公共汽车、地铁、轻轨交通、城郊铁路和城市间的长途汽车，为人们提供便捷、经济、运量大的公交系统。该系统包括汽车自动定位系统（ＡＰＳ）、计算机调度系统（ｃＯＳ）、
浙江大学硕士学位论文３电子收费系统（ＥＴＣＳ）、车辆管理中心双向通讯系统、车辆自动监测系统（ＡＶＭＳ）、道路占有率汽车的优先信号（ＨＯＶＰＳ）、公共汽车专用通道（ＢＥＬ）、电子售票系统（ＥＴＳ）、车载动态信息系统（ＯＢＤＲＩＳ）。还有为了方便乘客的计算机网络、有线电视网络，可使乘客通过自己的ＰＣ计算机，了解到公共交通工具的实时行车时刻表，并通过车内电子地图了解行车路线及实时位置。
４．商用车辆运营管理系统（ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ）
专为运输企业提高盈利而开发的智能型营运管理技术，目的在于提高商业车辆、公共汽车和出租汽车的效率。利用车辆自动监测系统（ＡｖＭｓ）、电子收费系统、车辆自动识别系统（ＡⅥｓ）、计算机调度系统、车辆管理中心双向通讯系统并根据物流中心网络信息随机进行优化调度。
５．先进的乡镇运输管理系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＲｕｒａｌＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
当车辆行驶于乡镇公路时则利用ＡＲＴＳ系统。它包括全球卫星定位系统（ＧＰＳ）、车辆管理中心双向通讯系统、实时交通信息系统、（为驾驶员和事故受害者提供援助的无线紧急呼救系统）紧急呼救系统、旅游景点信息系统等。
６．自动高速公路管理系统（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＨｉｇｈ．ＷａｙＳｙｓｔｅｍ）
当车辆进入高速公路时，驾驶员可将汽车驾驶操纵交由计算机控制。智能汽车的先进设备包括发动机管理系统（ＥＭＳ）、电控自动变速器、电控防爆制动系统及防侧滑控制系统等，还具有汽车自动驾驶系统（ＡＶＤＳ）能自动转向、加速、减速、制动、停车并能自动防止碰撞。ＡＨＳ系统有路面磁铁车道，在路旁有自动采集车辆信息的装置。
７．紧急呼救管理系统（ＥＭＳ）
该系统是一个特殊的系统，它的基础是ＡＴＩＳ、ＡＴＭＳ和有关的救援机构和设施，通过ＡＴＩＳ和ＡＴＭＳ将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。它包括异常交通信息，及时采集与提供异常交通救援、二次事故的预防、关联的交通疏导等。通过该系统能提高对突发交通事故的报告和反应能力。
８．先进的车辆控制系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）
ＡＶＣＳ是开发帮助驾驶员实行自动车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全、
４第一章绪论
高效，目前还处在研究试验阶段。从当前的发展看，可以分为两个层次：一是车辆安全驾驶系统，该系统有以下几个部分：车载传感器，（如微波雷达、激光雷达、摄像机、其他形式的传感器等），车载计算机和控制执行机构等。行驶中的车辆通过车载传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离和其他情况，车载计算机进行处理，对驾驶者提出警告，在紧急情况下，强制车辆制动。二是自动驾驶系统，装备了这种系统的汽车也称为智能汽车。它在行驶中可以做到自动导向，自动检测和回避障碍物，在智能公路上，能够在较高的速度下自动保持与前车的距离：智能汽车在智能公路上使用才能发挥出全部功能，如果在普通公路上使用，它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。使汽车智能化，能够辅助以至替代驾驶员实行控制的技术，如驾驶员警告和援助技术、障碍物避让技术，以及自动驾驶控制等，从而使汽车行驶安全、高效。
随着ＩＴＳ的进一步发展，ＩＴＳ研究的范围及系统实现的功能也将进一步扩大。１．１．２ＩＴＳ解决方案及关键技术
表１．１概括了道路交通问题的主要成因和ＩＴＳ与非ＩＴＳ对应所提供的解决方案，可以看出各交通问题之间是有一定牵连和因果关系的，非ＩＴＳ解决方案对某些道路交通问题是起作用的。而且有一些方案是ＩＴＳ解决方案代替不了的，所以，非ＩＴＳ与ＩＴＳ解决方案是相辅相成的关系。我们也认识到非ＩＴＳ解决方案基本上将交通三要素（人、车、路）分隔开来处理，有些技术的成熟尚待时日（如电动车）ｔ２１。
浙江大学硕士学位论文５
表１．１交通问题及解决方案一览表
ＩＴＳ解决方案将人、车、路结合为一个有机整体，使管理与服务人员、道路、出行者及车辆四者之间达到双向沟通，彼此透明，用及时、有效的信息交流来指导和安排人们的出行，使已有的交通基础设施发挥最大潜力。ＩＴＳ将交通运输推进到信息时代，出行者不再处于半无知的茫然状态，出行变成一种愉快享受，从而达到人们梦寐以求的交通理想境界。
目前，在研究开发方面，较受关注的领域有：（１）人的因素与安全性；（２）动态交通管理；（３）车上传感器、信息设备、信息与控制网络；（４）车辆动力学与自动操纵技术：（５）实验系统与装置，包括专用实验道路、实验车辆以及仿真软硬件；（６）评估与检验方法。
在ＩＴＳ提供的解决方案中包括如下几个关键技术：
１．车辆信息交流技术：行驶中车辆与管理部门和服务机构的双向信息交流系统（如：德国大众公司的Ｔｅｌｅｍａｔｉｃ；美国通用公司Ｏｎｓｔａｒ日本ＶＩＣＳ），包括区域管理，服务中心、车载信息接ｌＩ殳，显示／发送设备、ＷＡＰｐｈｏｎｅ、电子地图ＧＩＳ、ＧＰＳ等，及时了解道路交通状况，停车场状况，诱导行车。
２．道路监测系统、可变信标：新型道路基础设施，沿路布置各种收集道路及车辆状况的探测设备、信息的处理设备和各种信息发布设施（特别是可变显示），
第一章绪论
将道路交通状况实时反映出来。
３．自适应交通管理系统：采用现代控制论的城市交通综合管理系统，根据道路交通流量变化，自动调节控制信号的改变。通过电子收费系统ＥＴＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｏｌｌＣｏｉｌｅｅｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ），收费处通行能力与人工相比提高６－１０倍，使城市交通更顺畅。该系统还能协助违章纪录，帮助行人和残疾人安全通过，安排紧急车辆和公交车辆优先通行。
４．行驶控制系统：该系统的车辆探测／识别装置配合道路设施，能随时检测接近车辆周围的障碍物，进行行车间距和越出车道报警及控制，先进的车内显示装置能极大地改善夜间行车品质，理想的行驶控制系统被称为自动驾驶系统，它将驾车者从繁重的劳作中解放出来。
１．１．３ＩＴＳ的结构体系
ＩＴＳ的系统结构是指最大程度地满足用户需求地指导性框架结构，结构内部采取子系统模块化、技术模块化的形式。ＩＴＳ的系统标准特点为【３１：
１）全方位支持用户需求；
２）结构模块化，接口标准化；
３）只规定功能，不限定具体技术；
４）结构功能最大化，系统模块最优化；
５）平行及纵行兼容性强。
建立什么样的ＩＴＳ的系统结构，要由国家或地区自身的情况来决定。但应当参照发达国家ＩＴＳ的系统结构，这样有利于最终实现ＩＴＳ的全球化。理想状况下，ＩＴＳ标准需求模块应由未来的ＩＴＳ标准化发展组织来开发研究，此标准由各子系统间的通信接口组成，并带有通用的综合性数据库。它将广泛满足用户需求及产品开发。制定ＩＴＳ国际标准或许需要几年的时间，但是ＩＴＳ的标准配置不能坐等，可先制定ＩＴＳ标准或规范作为用户功能需求与产品设计的基础。ＩＴＳ的用户需求发展到系统结构的标准化及配置标准化过程见图１．１。ＩＴＳ从结构上来讲，一般都是由模块化的子系统和灵活的通信方式构成，子系统间的信息采集以及与用户需求相一致的ＩＴＳ接口，是ＩＴＳ规划的关键所在。当子系统完成这些接口后，它们将具备广泛的兼容性。
浙江大学硕士学位论文
图１．１ＩＴＳ系统结构的标准化及配置过程
１．ＩＴＳ的逻辑结构１４１：体系结构，功能体系结构和数据通信体系结构常统称为逻辑结构。ＩＴＳ的逻辑结构提供了一个由数据流程图来描述的ＩＴＳ功能模型，图１．２是一个简化的数据流程图。图中圆圈代表可分为更为详尽的功能，矩形代表外部实体。在各个圆圈、矩形之间的连接线代表数据流。
２．ＩＴＳ的物理结构［４１：物理结构将功能、信息和数据通信体系结构投影到一个物理基础设施集合上，它通过所选择的通用结构中的独立组件以及它们之间的接口来描述系统，是为下一步系统的工程实现绘制框架蓝图。物理结构把逻辑结构所定义的功能划分给各个系统或子系统，如图１．３示。旅行者子系统代表能够支持多模式交通而且满足旅行者或者货运人员的需求的功能。中央子系统是指能够由控制中心执行的功能。道路子系统的功能是在道路上通过利用传感器、交通信息、可程式化的信号，或车辆的信息接口接收和发送信息的功能。
３．ＩＴＳ结构间的通讯【４】：ＩＴＳ结构将运输与电讯结合起来，四种传播媒介来支持子系统之间的通讯：无线通讯（固定点与固定点之间），大面积的无线通讯（移动点与固定点），专用的短途通讯（固定点与移动点之间）和车辆之间通讯（移动点与移动点之间）。中央子系统可以连接成一个网络，按照距离远近和覆盖面积的大小可分为远距离无线通讯和近途无线通讯。大面积无线通讯可进一步细分为专用短途通讯（ＤＳＨＣ）和车辆之间的短途无线通讯。
ｓ箜二主竺笙—————————————●—————＿—＿—＿—－＿＿—————＿—————＿——————＿—————————————————一
图１．２ＩＴＳ基本逻辑结构
图１．３物理结构的基本布局
１．１．４我国的ＩＴＳ
改革开放二十年来，中国社会主义经济建设取得了举世瞩目的成就，交通运输业取得了快速的发展，城市交通基础设施也得到了较大改善。然而，对于中国这样一个处于发展中的国家来说，基础设施数量的缺口仍然很大，目前中国人均占有的高速公路仅是发达国家的平均水平的几十分之一。中国城市的基础设施也处于建设时期，广大农村的城市化进程刚刚开始。基于中国交通运输的发展现状和未来的发
浙江大学硕士学位论文９展目标，除了应当继续加强基础设施建设以外，还必须加快发展和应用先进的智能运输系统，最大限度地发挥现有设施的能力，实现交通运输的集约式发展。同时，交通安全的改善，交通效率的提高在一定程度上也将有利于实现对交通资源的充分利用和交通环境，特别是城市交通环境的不断改善，这将对中国实施可持续发展战略，保障交通运输的健康发展起到巨大的促进作用。
中国交通科技界和工程界通过多年来的不断努力，在铁路、公路和城市基础设施建设的带动下，智能运输系统的开发和应用已取得了初步的成果，并已建立了城市道路管理、公路及铁路等三个国家智能运输工程技术研究中心，同时正在筹建中的智能运输培训中心，为今后智能运输系统的深入开发和应用打下了良好的基础。智能运输系统在中国的开发和应用为中国的高新技术产业提供了一个巨大的市场，我们应紧紧把握住这一机遇，在改善和发展中国的交通运输的同时，形成中国自己的智能运输系统产业。目前，中国的智能运输系统还处于起步阶段，国外一些发达国家在智能运输系统的研究开发方面起步较早，已取得了许多重要的成果和成功的经验，值得我们研究和借鉴。
今后，中国智能运输系统协调指导小组嘲将进一步加强对国内智能运输系统研究与发展工作的组织和协调；加快ＩＴＳ总体发展框架以及标准体系的研究制定；积极支持有关部门和地方政府，以及企业与科研单位，根据行业、地区特点进行相关的研究开发和应用示范；进一步开展ＩＴＳ领域的科普宣传，使更多的人们关心和参与ＩＴＳ的发展；加强对专业技术人员和有关的管理者开展ＩＴＳ方面的培训；把推动ＩＴＳ相关技术与产品的开发和产业化作为国家高技术产业化一个重要发展方向。同时，也将继续广泛开展国际交流与合作，努力吸收国外的先进成果，不断提高国内智能运输系统研究开发的起点和产业化水平。
发展智能交通，离不开完善的道路基础设施建设，离不开伴随交通的信息基础设施建设。近些年，交通部采取了有力措施加快基础设施建设，公路建设进入一个新的历史时期，连续两年全国公路建设投入资金达到２０００亿以上，截止１９９９年底，实现了“两个突破”，即：全国公路通车里程突破１３０万公里，高速公路里程突破１万公里。预计到２０１０年，“五纵七横”国道主干网基本建成通车，网络将贯穿全国主要大中城市。到２０１５年国道主干线和公路主枢纽系统全部建成，构筑起以高速
ｌＯ第一章绪论
公路为主体的公路运输主骨架。在这个完善的道路网络里，交通部特别为未来丰富发达的智能交通业务进行了必要的预留预埋处理，全国绝大部分已建和所有新建的高速公路都预埋了比较充裕的管道，部分管孔已铺设了光纤，除了服务于目前的高速公路运营管理外，它将是承载智能交通业务的良好基础设施。
这些措施的实施，得益予交通部持续进行的ＩＴＳ发展战略研究。交通部较早就对ＩＴＳ给予了密切关注，十分重视该领域的研究、开发和应用工作，并制定了具体的发展规划。从９６年开始，安排落实了一系列的研究项目和示范工程项目，如公路智能运输系统发展战略研究，ＩＴＳ试验室及中试基地建设、网络环境下不停车收费系统示范工程等。大力支持以交通部公路科学研究所为依托的国家智能交通系统工程技术研究中心建设，支持该中心对ＩＴＳ应用中的重大技术问题、有市场价值的重要应用科技成果进行共性技术、关键技术的工程化、产业化以及系统集成的开发研究。
今年年初，交通部又对“十五”期间如何推进智能交通做出了部署。如开发以智能公路运输系统为代表的公路网运营管理技术，完善高速公路交通综合信息服务系统、交通事故预防和紧急救援系统、网络环境下电子收费系统等技术，建立快速高效的公路运输管理系统。“十五”期间，各项支持保障系统要基本适应交通运输和行业管理的需要，智能交通的各个服务领域将取得明显进展。由于特别强调了科技对交通行业的升级与改造的重要作用，发展智能交通将面临更加良好的市场及政策机遇。
１．２交通建模方法概述
交通流理论是整个交通工程学的基础，而交通流模型又是交通流理论的核心内容，所以研究交通流模型，作为交通工程学的基础研究。具有很大的意义。交通流模型是交通流理论中最基本，也是最实用的部分，它有着广泛的应用。一个有效的交通流模型，使我们对真实交通中的复杂现象有更好的理解，对采取恰当的控制方法和管理手段都有重要的作用。
交通流模型按照目标的不同可以分为很多种，如排队模型，空气污染模型，油
浙江大学硕士学位论丈１１耗模型等等；按照描述程度的不同又可以分为宏观模型和微观模型。宏观模型以离散时间差分方程或连续时间微分方程为工具，引入并描述车流量Ｑ、车流密度ｋ和车速ｖ等概括交通网络宏观物理量的概念之间的动态关系。微观模型主要指跟车模型，是以单个车辆为描述对象，研究它在不同道路和交通条件下的运动规律及相互作用。本小节主要介绍交通宏观模型，跟车模型将在第二章中详细描述。
车流的宏观模型研究较早，在１９３４年，Ｂ．Ｏ．Ｇｒｅｅｎｓｈｉｅｌｄｓｌ６１发表了车流密度与车速关系的线性模型。早期的研究是直接通过观测数据来拟合或回归出车流密度，车流量及车速三个基本参数之间的关系来建立起交通模型的。五十年代，随着对车流研究的深入，许多理论研究者开始进一步探索影响车流的最基本变量的其它量，以解释交通流模型的成因及变化规律。在１９５３年，学者Ｌ．Ａ．Ｐｉｐｅｓ［７ｌ提出车流的动力学模型；１９５６年，学者Ｐ．Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ［Ｓｌ又提出了流体力学模型。在这以后，许多研究者从事这些模型的研究，并提出了多种车流量、车流密度与车速关系式，成果累累，但是目前还没有统一的描述形式。
１．２．１交通流体动力学模型
当我们从很远的距离观察交通运行时，感觉象是流动的流体。因此，通过将交通当作一维可压缩的流体，可以发展出一种和流体动力学理论相似的交通宏观模型。假设，ｃ（ｘ；ｔ）和Ｊ（ｘ；Ｏ是在任意时间ｔ和任意位置ｘ的“粗粒状”密度和流通量。交通流的连续性方程可以表示为：
下Ｏｃ（ｘ；ｔ）＋掣＝缸ｘ－ｘ。；ｔ）一警岛（ｘ－ｘ／；ｔ）（１．１）其中等式右边的第一和第二项考虑的是入口和出口的情况。简单起见，我们只考虑一给定的没有入口和出口的高速公路。这样连续性方程退化为
＆（ｘ；ｔ）／Ｏｔ＋ａｄ（ｘ；ｔ）／Ｏｘ＝ｏ（１．２）方程（１．２）中含有两个未知数ｃ（ｘ；ｔ）和Ｊ（ｘ；ｔ）（或ｖ（ｘ；ｔ）），为了进行下去，Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ和Ｗｈｉｔｈ一８搬设，（五ｆ）是ｃ（ｘ；ｔ）的函数。还有另外一种办法，就是引进一个关于ｖ（ｘ；ｆ）的独立的方程。在下面我们将分别介绍。
ｌ。２．１．１Ｌｉｇｈｔｈｉｊ卜Ｗｈｉｔｈａｍ理论
因为假设ｄ（ｘ；ｔ）＝＿，（ｃ（ｘ；ｆ））而Ｊ（ｘ；ｔ）＝ｃ（ｘ；ｔ）ｖ（ｘ；ｔ），同样认为ｖ（ｘ；ｔ）仅仅依赖
２第一章绪论
于ｃ（ｘ；ｔ、。所以，方程（１．２）可以表示为：
下Ｏｃ（ｘ；ｔ）＋掣Ｍ列）＋ｃ∽，）豪＝丁Ｏｃ（ｘ；ｔ）＋Ｙｇ掣＝。（１．３）其中ｖ。＝ａＪ／ａｃ。非线性方程（１．３）的解具有如下的一般形式：
、ｃ（ｘ；ｆ）＝Ｆ（ｘ－ｖｇｆ）（１?４）其中Ｆ是任意的函数。如果我们定义波为“以可以识别的传播速度从介质的一部份传播到另一部份的可识别信号”，则式（１．４）形式的解可被当成“密度波”。密度波和通常的波如声波和弹性波有几个相似之处。但是声波和弹性波是线性微分方程的解。除此之外，类型（１．４）的波还被称为运动学波㈨“。对于初始密度ｃ（ｘ；０），时刻ｔ时的密度ｃ（ｚ；ｆ）可以通过把初始密度向右移动ｖｇｒ而得到，显然对不同的ｃ（ｘ；０）移动的距离不一样。
假设流量不仅与密度有关，还与密度的梯度有关，可得方程为：Ｊ（ｃ）＝ｊ（ｃ）一Ｏ＆／Ｏｘ（１．５）其中口是正常数。对于固定的ｃ（ｘ；ｔ）（因此ｊ（ｃ）也是固定的），正（负）的密度梯度导致了较低（高）的通量，也就是说当车辆靠近了更拥挤（通畅）的区域，期望驾驶员降低（提高）车辆的速度。连续性方程变为：
ａｃ（ｘ；ｔ）／Ｏｔ＋ｖｇＯＣ（Ｘ；ｔ）／ＯＸ＝Ｄ０２ｃ（ｘ；ｔ）／Ｏｘ２（１．６）项Ｖ。（ｃ）ａｃ／教会导致波形变得陡峭并最终断开，丽Ｄａ２ｃｌＯｘ２则使波形平滑。这两项的作用是相反的。
在交通科学和工程中，流量和密度的函数关系常用下面的式子表示【１２ｌＪ＝ｖｍ“。（１一。／ｃｍ）（１．７）ｖ。。是一个现象参数，表示当ｃ斗０时的最大平均速度。把（１．７）代入（１．６），
得
了Ｏｃ（ｘ；ｔ）十ｖｍ。挈－２ｖｍ，ｃ掣＝唼（１．８）经过线性变换，
浙江大学硕士学位论文１３挈＋２ｖ一警＝Ｄ夏０２＿＿Ｅｃ：（１．９）这就是姆坩方程㈣１３１，其中ｘ＝ｖ。。ｆ’一ｘ’，ｆ－ｆ’。注意线性变换把空问固定的坐标系统（ｘ，ｆ）变换到了以匀速ｖ一运动的坐标系（一，ｆ’）。这样相对于坐标系（工，ｆ）匀速运动的车辆相对于坐标系（ｘ７，ｒ’）是静止的。这种方法的优点在于ＢｕＦｇｅＦｓ方程可以被进一步变换成一个扩散方程，再通过Ｃｏｌｅ－Ｈｏｐｆ的非线性变换去掉非线性【１０】。１．２．１．２Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ—ｌｉｋｅ动量方程和推论
根据方程（１．５），我们可以把速度方程写成：
ｖ（ｚ；ｆ）：ｖ（ｃ（ｘ；ｒ））一—Ｄ——Ｏ—ｃ＝（ｘ—；一ｔ）（１．１０）其中ｖ（ｃ）＝ｊ（ｃ（ｘ；ｔ））／ｃ（ｘ；ｔ）。前面所说，密度（密度梯度）的任何改变会导致速度场的立即（没有延迟）的响应，实际上是有个延迟时间的。把方程（１．１０）的右边当作ｘ处的理想速度，速度ｖ对时间的导数可以写成１１４－１７１：
ｃ詈＋Ｖ鲁＝号‰∽＿ｖ】一Ｄ掣㈦１１）其中ｖ。（ｃ）和ｖ（ｃ）相同。注意ｖ。（ｃ）是一个Ｃ的单调递减函数。方程（１．１１）是一个附加的描述速度ｖ（ｘ；ｔ、的动力学方程。
现在，高速公路上车辆交通的完整数学描述可以由两个方程给出，连续方程（１．１）和Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ－ｌｉｋｅ速度方程【１Ｍｎ．
ｃ融磬一嗉＋∥窘＋丢ｋ州∽切其中Ｄ，∥和‘是现象常数。
关于流体动力学在多车道高速公路和城市交通中的应用，可以参见文献［２２，２３］。
流体动力学模型也有很大的局限性，因为它的基本方程很难由理论推导，只能根据经验数据和微观分析获得：而且参数多为现象性，其测量比较困难，而且条件的复杂性导致准确度也不高。
１．２．２气体动力学模型
与流体动力学模型类似，气体动力学模型将交通流看作相互作用的粒子形成的
Ｊ４第一章绪论
气流。根据Ｂｏ］ｔｇｍａｎｎ公式：
ｃ誓＋Ｐ。－－．Ｖ，＋Ｆ．Ｖｐ咖删＝（翔。ｍ㈣笪Ｏｔ＋Ｖ甏＝～她Ｔｒｅｌ＋（鲁）。。①－ａ，，是外力，（可／西）。”则表示气体粒子数由于粒子间的碰撞而随时间的变化率。相应
的有描述交通流的方程：
缸Ｌ新／。。
这就是助据粥ｆ口日模型１２４】。其中厂（ｘ，Ｖ；ｆ）捌ｉ表示在时刻ｔ，位于ｘ与ｘ＋ｄ）（之
间，速度介于ｖ与＋ｄｖ之间的车辆总数。车辆的理想分布函数九ｒ（ｘ，功，表示全体
驾驶员尽力要达到的一个理想分布目标。当然实际情况会因为路况、天气、车辆间的相互作用等影响而与理想分布不同。Ｐｒｉｇｏｇｉｎｅ还进行了三个假设：ａ）若不考虑车辆间的相互作用，可以认为实际分布厂经过时间ｆ后会趋向于Ｊ如；ｂ）全局趋向理想分布的时间为Ｔｒｅ，：ｃ）理想的速度分布吃ｓ（”）独立于密度。（ｚ；，）。
但是该模型在概念上与数学上存在很大缺陷，而且试验效果也不好。因此有Ｐａｖｅｒｉ－Ｆｏｎｔａｎａ模型嘲被提出。该模型考虑的是个体车辆的速度，而不是整体分布，它认为相对于气体分子，每辆车在不考虑其它车辆作用时会达到一个理想速度。Ｐａｖｅｒｉ－Ｆｏｎｔａｎａ还认为ａ）每辆车的理想速度于时间无关；ｂ）在忽略车辆间的作用，每辆车将以指数形式趋向于理想速度，Ｂｏｄｖ／ｄｔ＝（Ｖｄｅｓ—ｖ）／７。所以交通流模型可表示为
ｃ砉＋Ｖ争＋言ｃ等‰滢）。ｍ均为了清楚的表示车辆间的相互作用，我们把车辆看成一个点，当一个速度高的车的前方是一个车速慢的车时，快车的选择要么超车，要么减速。作更进一步的假设如下：
１）超车的概率是‰，跟随的概率是１－‰；
浙江大学硕士学位论文
２）超车时快车不变速；
３）前车在两种情况下都不变速；
４）快车减速的时间可以忽略：
５）只考虑两辆车的相互作用就足够了。
两车的分布函数ｇｚ（ｘ；Ｖ；”机一，”’，Ｖｋ；ｆ）可以近似于ｇ（ｘ，Ｖ，ｖａ．，ｔ）ｇ（ｘ’，Ｖ’，Ｖ幺；ｆ１。所以，（１．１４）式可改为：
［蚤＋Ｖ》＋熹【≮尚叫删）ｐ－（１一‰№ＬＶ域Ｘ，Ｆｔ，ｌ，ｄｅｓ；，）
～ｇ（了，仇Ｖｄｅｓ，，）ｐ’（１一ｆ。）（Ｖ—Ｖ’）厂（工，Ｖ’；，）（１．１６）实际上，超车还应需要一条车道，所以该模型确切的说是一个准一维模型。虽然数学解答可以使我４ｆｉｔ解到该方程的有效性，而且对进一步修正该模型有方向性的指示，但是，就目前而言，我们还无法对微积分方程（１．１６）进行分析。
正如我们可以从Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程得出粘性流体的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，我们作了一些尝试，从微观气体学模型得出宏观流体动力学模型的现象公式。但是由于“车辆混沌”的假设，（１．１６）式只有在车流密度很低，即车辆间相互作用很小的情况才有效，而宏观公式描述的是一个连续情况，这只有在高车流密度才存在。１．２．３元胞自动机模型
元胞自动机（ＣｅｌｌｕｌａｒＡｕｔｏｍａｔａ）模型，简称为ＣＡ模型，是研究时空离散的理想物理模型，在研究复杂系统方面被认为是一种最有效的工具刚。它的处理方式适用于大规模计算机模拟，计算效率高是优于其它交通流模型的一个重要特点。
１．ＮａＳｃｈ模型
ＮａＳｃｈ模型是最常见的一维ＣＡ模型，由德国学者Ｎａｇｅｌ与Ｓｃｌｕｅｃｋｅｎｂｅｒｇ在１９９２年提ｔ２７１。在该模型中，道路用一维的格子表示，长度为三。根据是否被车辆占据，格子的状态划分为空和满。根据实际的交通情况，描述了四条规则，如下：设勘，ｈ表示第ｒｌ辆车的位置与速度。ｈ可取从０到ｖ，。中的某一个整数值，ｄ，气计ｌ＂Ｘｎ表示第ｎ辆车与第肿１辆车之间的间距。
ａ．加速：若％＜‰。，则ｈ加１，若Ｈ。＝ｌ，帕：，则ｈ保持不变。即ｈ一删ｈ（诈ｌ＋１，¨。），
６第一章绪论
表示驾驶员都有开得尽量快的趋势，但不超过最高车速。
ｂ．减速：若磊＜ｈ，则ｈ减为而．１。即ｈ一埘叫ｈ，磊－１），表示在单车道中不能超车，所以加上车间距的限制。
Ｃ．随机化：以随机减速概率Ｐ令嘞一疗姗（（柏一１，ｏ），表示由于偶然因素Ｐ，车辆会减速，若车速已为０，则保持不变。
ｄ．移动车辆：考虑到堵塞，粕（ｆ＋１）＝ｈ（ｆ）＋ｈ”１）＋口
ａ的取值是：车辆在每一步发生交通事故的概率为真时取１，为假时取０。
当时间由ｆ＿ｔ＋ｌ变化时，系统将会按照ａ＿ｂ－ｃ．ｄ的顺序以并行方式刷新，以获取每辆车新的速度和位置。
因为以上４步是产生交通基本特征所必需的条件，所以ＮａＳｃｈ模型只是一个最小化的模型。比如，二ｓ拍模型未能表现出交通流的亚稳定性与滞后性特点，不过一个简单的修改即可达到这种效果。这就是所说的ｖｅｌｏｃｉｔｙ．ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ－ｒａｎｄｏｍｉｚａｌｉｏｎ（ＶＤＲ）模型渊。与原始的ＮａＳｃｈ模型不同，随机化概率取决于速度，卿（ｖ）。表示在随机化阶段，前一步是静止的车辆比移动的车辆有更高的减速概率珊，这种规定确实更符合实际情况。还可以再加上慢启动规则，先定义ｖ＝Ｏ时ｆｌａｇ＝１，这样刷新规则第三步可变为
Ｃ．随机化当船１时，以概率伽ｈ一所饿（＂ｌ，Ｏ），
当船０时，以概率ｐｈ—ｍ饿（ｈ—ｌ，０），
２．Ｂｉｈａｍ－Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ－Ｌｅｖｉｎｅ模型
ＢＭＬ模型是一个Ｎ＊Ｎ的方形点阵，每个格点代表一个东西向与南北向交叉的十字路口。车辆运行是单向的，只能从南向北或从东向西。在初始化时，车辆的数目可以指定，分布也是随机的。在奇数时间步，南北向的车辆可以向前移动一个点，偶数时间步时东西向的车辆可以向前移动一个点，若前方的位置有车辆占据，则不移动。这相当于红绿灯的控制，可以由此计算车辆在交叉口的等待时间。
为了使模型更接近真实，同样可以对基本的ＢＭＬ模型做一些改进：每一辆车的最高速度可以超过一个单元；交叉口的允许通行时间可以为周期乃可以有两辆车在一维道路上并行或超车；可以设立双向交通，这样车流就有四个行驶方向㈣；各个路口以各自独立的节奏变换红绿灯，而不是同步变换‘３０１。
浙江大学硕士学位论文１７ＢＭＬ模型中并没有道路与路口的区别１３”，如果要更详细的描述城市交通网的话，可以在每两个联结的交叉点中设置Ｄ个细胞表示街道，这些街道可用ＮａＳｃｈ建模［３２．３列。那么车辆的速度、位置、加速度，车辆间的影响，就可以用ＮａＳｃｈ模型描述。在每个交叉点设立红绿灯，以周期７１变化，某方向通行时另一方向全为禁止。车辆向前移动直到前方格点被其它车辆占据或遇到交叉口的红灯时为止［３４－３５］。
由前所述，可以建立这样的模型：每一条街道共有Ｌ＊Ｄ个点，每一个点的状态或空或被一辆车占据，交叉口处信号灯的周期为ｎ如果不允许转弯，那么每条街道的车辆总数就由初始化模型时确定。每辆车的速度可取０到Ｖｍａｒ中的某个值，车辆移动的方向只能是向东或向北。从时间ｆ—ｆ＋１时，并行刷新系统，规则如下：１：加速ｈ—ｍｍ（ｖ一１，‰ｏ
２：减速设磊是第ｎ辆车的车问距，品是它与前方交通灯的距离，
ａ：当信号灯是红灯时，ｈ—ｍｊＨｍ，磊－ｌ＾－１）
ｂ：当信号灯是绿灯时，设距离红灯时间为ｒ，那么有两种可能：
若磊《＝翰，％一ｍ加（ｈ，磊一１）
若磊＞品，当ｍ／ｎ（ｖ．，磊－１）＋ｒ＞ｓｎ，％一肌加（ｖｍ磊一１）
否则％一ｍ州ｖｎ，ｓｎ－１）
这是因为当ｄ，ｒ＞ｓｎ时，车辆的速度取决于它能否在红灯前通过交叉口，
３：随机化ｈ以概率Ｐ趋向于ｍａｘ（ｖ。－Ｉ，０），所有车辆的Ｐ都是一样的，并且在刷薪时保持不变
４：移动东向的车辆：葺ｔ－确，＋ｈ
北向的车辆；】，．尸）付ｈ
初始化时，将Ⅳ呻与．Ⅳｆ个车辆随机的放置在模型中，以上面的规则并行刷新。从流动阶段向堵塞阶段的密度相变点为一，它同模型的参数Ｐ、ｌ，ｍａｒ、Ｔ的关系目前尚不清楚【３６】。从计算机模拟中得到的数据无法证明它同这些参数无关，形成堵塞的原因同ＢＭＬ模型一样。而它的ｈ、邯同时间、密度、减速概率、车间距、信号周期的关系都比ＢＭＬ模型更接近实际情况Ｉ”１。
以上所介绍的几种宏观模型中的变量虽然表示交通流宏观平均特征，但并不是在一定概率分布条件下统计意义上的平均值。因此，仍属于确定性宏观模型。但是，