元胞自动机（CA）是一种用来仿真局部规则和局部联系的方法。典型的元

胞自动机是定义在网格上的，每一个点上的网格代表一个元胞与一种有限的状

态。变化规则适用于每一个元胞并且同时进行。

我们可以理解元胞自动机仿真需要理解三点。一是元胞，在matlab中可以理解为矩阵中的一点或多点组成的方形块，一般我们用矩阵中的一点代表一个元胞。二是变化规则，元胞的变化规则决定元胞下一刻的状态。三是元胞的状态，元胞的状态是自定义的，通常是对立的状态，比如生物的存活状态或死亡状态，红灯或绿灯，该点有障碍物或者没有障碍物等等。

 

% 车流密度不变下的双向两车道仿真（T 字形路口）% v:平均速度，d:换道次数（1000 次）p:车流密度nl = 80 ;% 车道长度（偶数）nc = 2; % nc:双向车道数目dt= 0.01; % 仿真步长时间fp = 20; % 车道入口处新进入车辆的概率（列向量）nt=10000;% 仿真步长数目chance=0.5;chance1=0.5;[ v, d, p ] = multi_driveway_with_crossroad_exit ( nl,nc,dt,fp,nt,chance,chance1);

 

% 第一步，先将这个函数放到matlab函数库种function [ v, d, p ] = multi_driveway_with_crossroad_exit( nl,...    nc,dt,fp,nt,chance,chance1)% fp:车道入口处新进入车辆的概率向量（2,3,5 车道）——输入参数% chance:交叉口处车辆行为的概率向量(5 车道右转,3车道右转）——输入参数 %构造元胞矩阵 B=ones(nc+1+nl/2,nl+3); %不可行车道 B(nc/2+1,[1:nl/2 nl/2+4:nl+3])=1.2;    B(nc+2:nc+1+nl/2,[1:nl/2 nl/2+4:nl+3])=1.2; %初始化仿真元胞状态（1 为无车，0 为有车） bb1=B([1:nc/2 nc/2+2:nc+1],:);bb2=B(:,nl/2+3);bb3=B(:,nl/2+1); bb1(bb1~=0)=1; bb2(bb2~=0)=1; bb3(bb3~=0)=1; B([1:nc/2 nc/2+2:nc+1],:)=bb1;B(:,nl/2+3)=bb2;B(:,nl/2+1)=...     bb3;B(1:nc+1,nl/2+1:nl/2+3)=1; B(1:nc/2,end)=0;B(nc/2+2:nc+1,1)=0;B(end,nl/2+3)=0; %显示初始交通流图 figure(); H=imshow(B,[]); set(gcf,'position',[241 132 560 420]) ;%241 132 560 420 set(gcf,'doublebuffer','on'); %241 title('cellular-automation to traffic modeling','color','b'); %初始化化存储元胞上车辆状态的矩阵 S(1:nc*2+2,nl/2-2) = 0; Q(1:nc*2+2,1:2) = 0; C=zeros(nc+1,3); %初始化换道频率、平均速度、车流密度相关变量 ad = 0; av(1:nt) = 0; ap(1:nt) = 0; s = 1;flag= 0;flag1=0;%flag、flag1 用于标示小区出口的车是否为左转车辆 flag2=0; for n = 1:nt%六个路段的长度。A=[B(1:nc/2,nl/2 :-1:1);B(nc/2+2:nc+1,1:nl/2);B(1:nc/2,nl+3:-1:nl/2+4);B(nc/2+2:nc+1,nl/2+4:nl+3);B(nc+1+nl/2:-1:nc+2,nl/2+3)';B(nc+2:1:nc+1+nl/2,nl/2+1)'];c=B(1:nc+1,nl/2+1:nl/2+3); %确定前 n-2 个车辆的状态 S(:,:) = 0; S(A(:,1:end-2)==0&A(:,2:end-1)==1&A(:,3:end)==1)=2;%快速行驶的车 S(A(:,1:end-2)==0&A(:,2:end-1)==0)=3;%停车的车 S(A(:,1:end-2)==0&A(:,2:end-1)==1&A(:,3:end)==0)=1;%慢速行驶的车 %确定最后两个元胞的状态 Q(:,:)= 0; Q(A(:,end-1)==0&A(:,end)==0) = 3; Q(A(:,end-1)==0&A(:,end)==1) = 1; if c(3,1)==0     if rand<chance1         flag2=1;         c(3,1)=1;     end end    if A(1,end)==0 Q(1,end)=1; end if A(4,end)==0 Q(4,end)=1; end if A(6,end)==0 Q(6,end)=1; end if rem(floor(n/50),2)==0 %此时左右向为绿灯 if A(2,end)==0 if c(nc/2+2:nc+1,1)==0 Q(2,end)=3; else     Q(2,end)=1; end  end if A(3,end)==0 if c(1,3)==0 Q(3,end)=3; else Q(3,end)=1; end end %按照既定规则行驶（5 车道右转） if A(5,end)==0 if flag==0 if rand<chance %路口车右转 if c(nc/2+2:nc+1,:)==1 Q(5,end)=1;   else Q(5,end)=3; end end else %第一辆车为左转车，需要等待                                   end end if c(1,2)==0 if c(1,1)==1%3道口左转的思路：规避。 C(1,2)=1; else C(1,2)=3; end if c(2,1)==0                 C(1,2)=3; end end if c(1,3)==0 if c(1,2)==1 C(1,3)=1; else C(1,3)=3; end end if c(3,1)==0 if c(3,2)==1 C(3,1)=1; else C(3,1)=3; end end if c(3,2)==0 if c(3,3)==1 C(3,2)=1; else C(3,2)=3; end end if rem(n,20)==0&&c(3,2)==0%小区出来的车还遗留在路口，特殊处理先行 if c(2,1)==1 C(3,2)=5; %特殊的等待状态（小区出来的车） else C(3,2)=3; end end if c(2,1)==0 if A(1:nc/2,1)==0 C(2,1)=3; else C(2,1)=1; end end if c(1,1)==0 if A(1,1)==0 C(1,1) = 3; else C(1,1) = 1; end end if c(3,3)==0 if A(nc*3/2+1:2*nc,1)==0 C(3,3) = 3; else C(3,3) = 1; end end else %此时小区出入向为绿灯 Q(2,end)=3;Q(3,end)=3; if c(3,2)==0 if flag1==1 if c(2,1)==1 C(3,2)=5;flag1=0; else C(3,2)=3; end else if c(3,3)==1 C(3,2)=1; else C(3,2)=3; end end end if c(2,1)==0 if A(1:nc/2,1)==1&&c(1,1)==1 C(2,1)=1; else C(2,1)=3; end end if A(5,end)==0 if flag==0 if rand<chance if c(nc/2+2:nc+1,:)==1 Q(5,end)=1; else Q(5,end)=3; end else if c(nc/2+2:nc+1,1)==1&&c(nc/2+2:nc+1,2)==1 Q(5,end)=5;flag=0;flag1=1; %小区的左转前进，用以区分右转车辆 else Q(5,end)=3;flag=1; end end else if c(nc/2+2:nc+1,1)==1&&c(nc/2+2:nc+1,2)==1 Q(5,end)=5;flag=0;flag1=1; %小区的左转前进，用以区分右转车辆 else Q(5,end)=3;flag=1; end end end if c(1,2)==0 if c(1,1)==1 C(1,2)=1; else C(1,2)=3; end end if c(1,3)==0 if c(1,2)==1 C(1,3)=1; else C(1,3)=3; end end if c(3,1)==0 if c(3,2)==1 C(3,1)=1; else C(3,1)=3; end end if c(1,1)==0 if A(1:nc/2,1)==0 C(1,1) = 3; else C(1,1) = 1; end end if c(3,3)==0 if A(nc*3/2+1:2*nc,1)==0 C(3,3) = 3; else C(3,3) = 1; end end end %获得所有元胞上车辆的状态 Acc = [ S Q ]; %根据当前状态改变元胞位置 %路口附近的车辆的行驶控制 if C(3,2)==5 c(2,1)=0; c(3,2)=1; flag=0; C(3,2)=0; elseif C(3,2)==1 c(3,3)=0; c(3,2)=1; C(3,2)=0; end if C(2,1)==1 A(1,1)=0; c(2,1)=1; C(2,1)=0; end if Acc(3,end)==1 c(1,3)=0; A(3,end)=1; Acc(3,end)=0; end if Acc(2,end)==1 c(3,1)=0; A(2,end)=1; Acc(2,end)=0; end if C(3,1)==1 c(3,2)=0; c(3,1)=1; C(3,1)=0; end if C(1,3)==1 c(1,2)=0; c(1,3)=1; C(1,3)=0; end if C(1,2)==1 c(1,1)=0; c(1,2)=1; C(1,2)=0; end if C(1,1)==1 A(1,1)=0; c(1,1)=1; C(1,1)=0; end if C(3,3)==1 A(4,1)=0; c(3,3)=1; C(3,3)=0; end %慢速运行车辆向前走 1 格 A( Acc(:,1:end)==1 )=1; A( [ zeros(nc*3,1) Acc(:,1:end-1)]==1 ) = 0; %高速运行车辆向前走 2 格 A( Acc(:,1:end)==2) = 1; A( [ zeros(nc*3,2) Acc(:,1:end-2)]==2) = 0; if Acc(1,1)==1||Acc(1,1)==2 A(1,1)=1; end if Acc(4,1)==1||Acc(4,1)==2 A(4,1)=1; end if Acc(5,end)==5 c(3,2)=0;flag=0; A(5,end)=1; elseif Acc(5,end)==1 c(3,3)=0; A(5,end)=1; end if Acc(3,end)==1 c(1,3)=0; A(3,end)=1; end if Acc(2,end)==1 c(3,1)=0; A(2,end)=1; end if Acc(4,1)==1||Acc(4,1)==2 A(4,1)=1; end if Acc(1,1)==1||Acc(1,1)==2 A(1,1)=1; end %计算平均速度、换道频率、车流密度等参数 %获得运行中的车辆数目 N matN = A<1; N = sum(sum(matN)); %获得运行中的车辆速度之和 V E = S((S==1)|(S==2)); V = sum(E); %计算此时刻的车流密度并保存 ap(n) = N/( (nc*3)*(nl/2)+9 ); %计算此时刻的平均速率并保存 if(N~=0&&n>nl/2) av(s) = V/N; s = s+1; end %在车道入口处随机引入新的车辆 A([2;3;5],1)=(round(fp.*rand(3,1))&A([2;3;5],1)); A(A~=0)=1; if flag2==1     A(6,1)=0;     flag2=0; end %将新的车辆加入元胞矩阵中 B(1,1:nl/2)=A(1:nc/2,end:-1:1); B(3,1:nl/2)=A(nc/2+1:nc,:); B(1,nl/2+4:nl+3)=A(nc+1:nc*3/2,end:-1:1); B(3,nl/2+4:nl+3)=A(nc*3/2+1:2*nc,:); B(nc+2:nc+1+nl/2,nl/2+3)=A(2*nc+1,end:-1:1)'; B(nc+2:nc+1+nl/2,nl/2+1)=A(3*nc,:)'; B(1:3,nl/2+1:nl/2+3)=c(:,:); %显示交通流图 set(H,'CData',B);%计算这个时间段每个时间点的指标（速度与车流量）。 d = ad; p = mean(ap); v = sum(av)/s; disp([v,p])%仿真步长 pause(dt); end end

 

 

 

 

 

 

注：完整代码或者代写添加QQ1575304183