MATLAB多车道元胞自动机交通流模拟系统

资 源 简 介

本项目基于元胞自动机理论，利用MATLAB实现了多车道交通流的动态仿真。系统内置车辆换道、速度调整及随机减速机制，支持自定义交通参数，可直观模拟拥堵演变过程，为交通研究提供可视化分析工具。

详 情 说 明

多车道元胞自动机交通流模拟系统

项目介绍

本项目基于元胞自动机理论（NaSch模型扩展），开发了一个多车道交通流模拟系统。系统能够模拟车辆在多车道道路上的动态行为，包括车辆跟驰、换道决策、速度调整以及随机减速等关键过程。通过调整道路参数、交通条件与驾驶行为参数，用户可以直观地观察交通拥堵的形成与消散机制，并获取重要的交通流性能指标。该系统为交通流理论研究、交通管理策略评估提供了有效的仿真工具。

功能特性

• 多车道仿真：支持任意车道数量的道路场景模拟。
• 核心交通规则：实现了基于安全条件的车辆换道规则、速度调整逻辑以及随机减速机制。
• 动态可视化：实时渲染显示仿真过程，动画展示车辆位置、速度和车道变换。
• 参数自定义：用户可灵活设置道路长度、车道数、车辆密度、最大车速、随机减速概率等多种参数。
• 数据分析与输出：仿真结束后，系统提供平均速度、流量等统计数据，并可绘制时空轨迹图、流量-密度关系图等。同时输出详细的车辆轨迹数据与性能指标文件。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，于指定脚本或配置区域内设置仿真参数。

- 道路参数：定义道路长度（元胞数）和车道数量。 - 交通参数：设置初始车辆密度（0-1）和最大车速。 - 行为参数：调整随机减速概率（0-1）和换道概率阈值。 - 仿真参数：设定总仿真步数及时间步长。

1. 运行仿真：启动主程序，系统将开始仿真计算并同步显示动态可视化界面。
2. 结果查看：仿真过程中可观察实时动画；仿真结束后，系统自动生成并显示统计图表，同时将详细数据保存至输出文件。

系统要求

• 操作系统： Windows / macOS / Linux
• 软件环境： 需要安装 MATLAB R2018a 或更高版本。
• 硬件建议： 无特殊要求，但处理大规模仿真（如长道路、高密度）时，建议配备足够内存。

文件说明

主程序文件整合了系统的核心模拟流程与主要功能。它负责初始化仿真环境，包括根据用户输入创建道路网格和车辆；在每一个仿真时间步内，依次执行所有车道的车辆运动更新、车辆换道决策处理以及速度规则应用；同时，它驱动图形界面进行实时动画渲染，并控制仿真节奏。在模拟结束后，该文件还负责调用数据分析模块，计算关键性能指标，生成各类统计图表，并最终将车辆轨迹数据与配置参数写入指定的输出文件中。