请写一个元胞自动机模型演示大小两种车辆混行有双车道可换道的matlab代码并可以作出流量-密度速度-密度图
以下是一个简单的元胞自动机模型演示大小两种车辆混行,有双车道可换道的Matlab代码,并可以作出流量-密度,速度-密度图:
clc;
clear;
% 参数设置
L = 100; % 道路长度
p = 0.3; % 小车流量
vmax1 = 5; % 小车最大速度
vmax2 = 10; % 大车最大速度
p2 = 0.1; % 大车比例
pc = 0.2; % 换道概率
% 初始化
N = L + 2; % 元胞数
road = zeros(2,N); % 道路矩阵
v = zeros(2,N); % 车速矩阵
type = zeros(2,N); % 车辆类型矩阵
for i=2:N-1
if rand<p
v(1,i) = randi([1,vmax1]);
type(1,i) = 1;
end
if rand<p2
v(2,i) = randi([1,vmax2]);
type(2,i) = 2;
end
end
% 迭代
T = 1000; % 时间步数
data1 = zeros(T-1,L); % 小车流量-密度数据
data2 = zeros(T-1,L); % 大车流量-密度数据
data3 = zeros(T-1,L); % 总车流量-密度数据
data4 = zeros(T-1,L); % 平均速度-密度数据
for t=1:T-1
% 小车行驶
for i=2:N-1
if type(1,i)==1
% 计算跟车距离
s = 0;
while road(1,i+s+1)==0 && s<v(1,i)
s = s + 1;
end
% 加速
if v(1,i)<vmax1
v(1,i) = v(1,i) + 1;
end
% 减速
if s<=v(1,i)
v(1,i) = s - 1;
end
% 随机减速
if rand<0.5 && v(1,i)>0
v(1,i) = v(1,i) - 1;
end
% 移动
if rand<pc
% 换道
if road(2,i)==0 && road(2,i-v(1,i))==0
v(1,i) = v(1,i) - 1;
road(2,i) = 1;
type(2,i) = 1;
v(2,i) = v(1,i);
type(1,i) = 0;
road(1,i) = 0;
end
else
% 不换道
road(1,i) = 0;
road(1,i+v(1,i)) = 1;
type(1,i+v(1,i)) = 1;
v(1,i+v(1,i)) = v(1,i);
road(1,i) = 0;
type(1,i) = 0;
v(1,i) = 0;
end
end
end
% 大车行驶
for i=2:N-1
if type(2,i)==2
% 计算跟车距离
s = 0;
while road(2,i+s+1)==0 && s<v(2,i)
s = s + 1;
end
% 加速
if v(2,i)<vmax2
v(2,i) = v(2,i) + 1;
end
% 减速
if s<=v(2,i)
v(2,i) = s - 1;
end
% 移动
road(2,i+v(2,i)) = 1;
type(2,i+v(2,i)) = 2;
v(2,i+v(2,i)) = v(2,i);
road(2,i) = 0;
type(2,i) = 0;
v(2,i) = 0;
end
end
% 数据统计
for i=2:N-1
if road(1,i)==1
data1(t,i-1) = data1(t,i-1) + 1;
data3(t,i-1) = data3(t,i-1) + 1;
data4(t,i-1) = data4(t,i-1) + v(1,i);
end
if road(2,i)==1
data2(t,i-1) = data2(t,i-1) + 1;
data3(t,i-1) = data3(t,i-1) + 1;
data4(t,i-1) = data4(t,i-1) + v(2,i);
end
end
end
% 绘图
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(sum(data1)/T,'r');
hold on;
plot(sum(data2)/T,'b');
plot(sum(data3)/T,'k');
xlabel('密度');
ylabel('流量');
legend('小车','大车','总车');
subplot(2,1,2);
plot(sum(data4)./sum(data3),'k');
xlabel('密度');
ylabel('平均速度');
这段代码中,我们使用了一个二维矩阵来表示道路,其中第一行表示小车,第二行表示大车;使用了一个二维矩阵来表示车速,其中第一行表示小车速度,第二行表示大车速度;使用了一个二维矩阵来表示车辆类型,其中1表示小车,2表示大车。在迭代过程中,我们先让小车行驶,然后让大车行驶,最后统计数据并绘图。
我们使用了四个数据矩阵来记录不同的数据,分别是小车流量-密度数据(data1)、大车流量-密度数据(data2)、总车流量-密度数据(data3)和平均速度-密度数据(data4)。最后,我们绘制了流量-密度和速度-密度图。
需要注意的是,由于元胞自动机模型的随机性,每次运行结果都会有一定的差异,因此必要时需要多次运行取平均值

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