基于人工生命的城市网络疏散系统及其模拟

摘要

随着我国国民经济和城市化的发展，城市交通问题越来越严重。对城市交通网络进行交通疏散的计算机模拟，为安全、有序、有效的维护城市交通安全提供指导，成为了当前的研究热点。 人工生命是一门新兴的学科，细胞自动机是人工生命的重要研究方法。细胞自动机是进行计算机模拟的很好方法。 本文创新点在于研究人工生命的细胞自动机理论和交通流理论的基础上，建立了城市交通网络疏散系统的模型：用细胞自动机模拟了城市交通网络疏散系统。对交通组织和管理具有重要的理论和实践指导意义。 全文分为五个部分：第一部分从人工生命的概念和意义、理论基础、研究思想以及研究内容和实现技术方面进行了论述。第二部分介绍了细胞自动机的概念、经典细胞自动机、细胞自动机的构成、细胞自动机的分类和细胞自动机在各个领域中的应用。第三部分论述了交通流理论与细胞自动机。第四部分对城市交通堵塞动力学进行了研究。第五部分是计算机模拟城市交通疏散系统，对模拟结果进行总结。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1概述

1.1.1人工生命概述

1.1.2细胞自动机概述

1.1.3交通流理论概述

1.2研究进展

1.2.1人工生命的研究进展

1.2.2细胞自动机的研究进展

1.2.3交通流理论的研究进展

1.3课题来源及课题意义

第二章人工生命理论简介

2.1人工生命的概念和意义

2.2人工生命的理论基础

2.3人工生命的研究思想

2.4人工生命的研究内容和实现技术

2.5本章小结

第三章细胞自动机理论简介

3.1细胞自动机的概念

3.2经典细胞自动机

3.2.1 S.Wolfram和初等细胞自动机

3.2.2 J.Conway的“生命游戏”

3.2.3格子气自动机

3.2.4 Langton和“能自我复制的元胞自动机”

3.3细胞自动机的构成

3.4细胞自动机的分类

3.5细胞自动机模型的应用

3.6本章小结

第四章城市网络疏散系统与细胞自动机

4.1交通流理论概论

4.2应用细胞自动机对交通流的建模

4.3一维细胞自动机建模城市交通网络

4.3.1 NS模型

4.3.2 FI模型

4.3.3慢起动模型

4.4二维细胞自动机建模城市交通网络

4.5本章小节

第五章城市交通网络堵塞动力学的研究

5.1堵塞产生的机理

5.1.1交通堵塞动力学研究

5.1.2交通崩溃与气液转化

5.2交通流的自组织理论

5.2.1交通流自组织形成原因

5.2.2交通流自组织的理论描述

5.3本章小结

第六章城市网络疏散系统的模拟实现

6.1单车道模型

6.2十字交叉路口模型

6.3系统设计

6.3.1模拟系统的设计思想

6.3.2模拟系统各组成部分功能及实现

6.3.3模拟系统功能演示

6.4结果分析与讨论

6.5本章小结

第七章结束语

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果