🚗 Symulacja ruchu drogowego
Automat komórkowy Nagela-Schreckenberga dla wielopasmowej autostrady. Obserwuj korki widmo, efekt powolnego ruszania i wpływ wolnych kierowców na przepustowość.
O tej symulacji
Ta symulacja realizuje model Nagela-Schreckenberga, dyskretny automat komórkowy, w którym droga jest podzielona na komórki, a każda komórka jest pusta albo zajmuje ją pojedynczy samochód o całkowitej prędkości od 0 do wartości maksymalnej. W każdym kroku czasowym każdy samochód stosuje po kolei cztery reguły: przyspiesza o jeden, hamuje do wielkości luki z przodu, z ustalonym prawdopodobieństwem opóźnienia losowo zwalnia o jeden, a następnie przesuwa się do przodu. Z tych trywialnie prostych lokalnych reguł powstają realistyczne fale „stop-and-go” i widmowe korki bez żadnego wypadku czy przeszkody.
🔬 Co pokazuje
Symulacja rozwija jednowymiarowy automat komórkowy na okrężnej (pierścieniowej) drodze o od jednego do czterech pasów. Każdy krok wykonuje cztery reguły NaSch — przyspieszenie, hamowanie do luki z przodu, opóźnienie, ruch — i koloruje samochody od czerwonego (wolne) do zielonego (szybkie). Panel na żywo pokazuje wykres średniej prędkości w czasie, a liczniki podają przepływ w samochodach na sekundę i średnią prędkość.
🎮 Jak korzystać
Użyj przycisku Pauza, aby zatrzymać lub wznowić aktualizację, oraz Reset, aby ponownie zapełnić drogę. Suwak Gęstość (5–80%) ustala, ile komórek jest zajętych na starcie, Max.V (1–8) ogranicza maksymalną prędkość w komórkach na krok, a Dawdle p (0–0,50) ustala prawdopodobieństwo losowego hamowania. Lista rozwijana Pasy pozwala wybrać od 1 do 4 równoległych pasów ruchu.
💡 Czy wiesz, że?
Człon opóźnienia jest kluczowy: przy zerowej losowości ta sama gęstość ustala się w płynny, stały przepływ, ale nawet niewielkie prawdopodobieństwo opóźnienia pozwala drobnym zaburzeniom przerodzić się w samopodtrzymujące się korki, które przesuwają się pod prąd ruchu — podobnie jak rzeczywiste zatory na autostradach powstające bez widocznej przyczyny.
Często zadawane pytania
Czym jest model Nagela-Schreckenberga?
To minimalistyczny model automatu komórkowego ruchu jednopasmowego wprowadzony w 1992 roku. Droga jest podzielona na równe komórki, z których każda mieści co najwyżej jeden pojazd o całkowitej prędkości, a cały system posuwa się w zsynchronizowanych krokach czasowych. Mimo swojej prostoty odtwarza przejście od ruchu płynnego do zatłoczonego.
Jak dokładnie działają te cztery reguły?
Dla każdego samochodu model najpierw przyspiesza go o jeden, aż do prędkości maksymalnej, następnie zmniejsza jego prędkość do liczby pustych komórek bezpośrednio z przodu, aby uniknąć kolizji, potem z prawdopodobieństwem opóźnienia zmniejsza prędkość o jeden, naśladując niedoskonałą jazdę, i na koniec przesuwa samochód do przodu o wynikową prędkość. Wszystkie samochody są aktualizowane równolegle w każdym kroku.
Co zmieniają ustawienia Gęstość, Max.V i Dawdle p?
Gęstość ustala odsetek komórek zajętych na początku, więc wyższe wartości upychają więcej samochodów na drodze. Max.V to ograniczenie prędkości w komórkach na krok, decydujące o tym, jak szybko porusza się ruch płynny. Dawdle p to prawdopodobieństwo, że samochód losowo zahamuje w danym kroku, co jest źródłem samoistnych korków.
Czy to jest fizycznie dokładne?
To celowo abstrakcyjny model, a nie wierny symulator pojazdów, wykorzystujący dyskretne komórki, całkowite prędkości i synchroniczne aktualizacje. Mimo to oddaje prawdziwe zachowania emergentne: diagram fundamentalny z gałęziami ruchu płynnego i zatłoczonego oraz fale „stop-and-go” poruszające się pod prąd, które odpowiadają obserwacjom rzeczywistego ruchu.
Dlaczego widmowe korki powstają bez żadnej przeszkody?
Przy wystarczającej gęstości droga jest bliska swojej pojemności, więc gdy losowa reguła opóźnienia sprawia, że jeden samochód hamuje, samochód za nim musi zahamować mocniej, a zaburzenie wzmacnia się, przechodząc wstecz wzdłuż kolejki. Efektem jest korek, który sam się podtrzymuje i przesuwa pod prąd ruchu, mimo że nie istnieje żaden wypadek ani przeszkoda.