线性跟驰模型

import random
import math

a0 = 6  # 车的正常加速度m/s^2
MAX_SPEED = 36  # 最大行驶速度m/s
L = 10  # 停车安全距离m
v0 = 20  # 车辆平均行驶速度，可视为车辆正常情况下速度m/s
scenes = ['被抢道', '跟驰', '停车启动', '随行', '靠近', '停车']
# 不会改变的参数
"""
在整个过程，前车与后车正常减速相同
"""


def action(scene, v1, v2):  # 实际操作
    t = 10  # 假设场景持续时间
    a1 = 0
    """
    对六种微观场景进行参数改变
    """
    if scene == scenes[0]:  # 被抢道的参数改变
        x2 = 0
        x1 = random.uniform(L, s0 - L)
        v1 = v0
        v2 = v0
        a1 = 0
    if scene == scenes[1]:  # 跟驰的参数改变
        x2 = 0
        x1 = x2 + v2 * T
        v1 = v0
        v2 = v0
        if random.random() < 1 / 2:  # 随机生成加速和减速两种跟驰场景
            a1 = a0
        if random.random() >= 1 / 2:
            a1 = -a0
    if scene == scenes[2]:  # 停车起步的参数改变
        a1 = a0
        v1 = 0
        v2 = 0
        x2 = 0
        x1 = x2 + v2 * T
    if scene == scenes[3]:  # 随行的参数改变
        v1 = v0
        v2 = v0
        x2 = 0
        x1 = x2 + v2 * T
        a1 = a0
    if scene == scenes[4]:  # 靠近的参数改变
        v1 = random.randint(0, v0)
        a1 = a0
        v2 = v0
        x2 = 0
        x1 = x2 + v2 * T
    if scene == scenes[5]:  # 停车的参数改变
        v1 = v0
        v2 = v0
        a1 = -a0
        x2 = 0
        x1 = x2 + v2 * T
    if v1 <= 0:
        v1 = 0
    if v2 <= 0:
        v2 = 0
    for i in range(0, t):
        if x1 - x2 < 125:
            a2 = ld * (v1 - v2)  # 车头间距受到前车影响
        if i != 0:
            v2 = v2 + a2 * T
        v1 = v1 + a1 * T
        if i == 0:
            x1 = L + v2 * T
        x1 = x1 + v1 * T
        x2 = x2 + v2 * T
        if math.fabs(v1 - v2) <= 0.2:  # 车速差距较小，结束循环，以速度相等作为结束的标志
            return v1, v2, x1, x2
        if v2 > MAX_SPEED:  # 后车车速大于MAX_SPEED，结束迭代
            return v1, v2, x1, x2
        if v1 <= 0:
            v1 = 0
            return v1, v2, x1, x2
        if v2 <= 0:
            v2 = 0  # 任何一个值为0，结束迭代
            return v1, v2, x1, x2
    return v1, v2, x1, x2  # 定义各部分迭代结束


for i in range(0, 100):  # 定义输出情况个数
    state = True  # 定义初运行正常
    v1, v2 = v0, v0  # v1前车速度 v2后车速度
    a1, a2 = a0, a0  # 前车加速度m/s^2 后车加速度m/s^2
    T = random.random() + 0.2  # 时间间隔，即反应时间s，设定为0.2s-1.2s
    C = random.random() * 2  # 设定C的值为0-2
    ld = C / T  # 反应强度λ
    if ld > 1 or ld < 0.1:
        continue  # 剔除太小的反应强度值
    x2 = 0
    x1 = x2 + v2 * T  # 设定初始前后车间距
    s0 = L + v2 * T  # 车辆以正常速度行驶状态中的车头间距m，安全距离
    scene = random.choice(scenes)  # 随机产生场景
    v1, v2, x1, x2 = action(scene, v1, v2)
    print("------------\n")
    if v2 > MAX_SPEED:
        state = False
        print("按照此模型，{}将可能导致后车速度超过了最大限制".format(scene))
    if v2 * T + L > x1 - x2:
        state = False
        print("按照此模型，{}将可能导致车辆相撞".format(scene))
    print("此时λ的值：{:.3}    T的值：{:.3}".format(ld, T))
    if state:
        print("可以正常运行")
    else:
        print("模型在该情况出错")
    print("运行一段时间后各参数的值：v1:{}m/s    v2:{}m/s    x1:{}m    x2:{}m".format(round(v1, 2), round(v2, 2), round(x1, 2),
                                                                         round(x2, 2)))