3. Programmierung von CA
Hier soll ein Zellularautomat in Form eines PASCAL- Programms vorgestellt werden, der den Straßenverkehr sehr vereinfacht simuliert.
Das Programm erzeugt ein Diagramm, wobei von links oben ausgehend nach rechts die Fahrspur dargestellt ist und nach unten die Zeit.
Weiße Punkte sind Fahrzeuge, schwarze bedeuten eine leere Straße.
Simulationsergebnis (Bild)
Sehr deutlich sind spontane Stop-and-Go- Wellen zu erkennen, wie sie im täglichen Straßenverkehr vorkommen.
Die Konfiguration einer Fahrspur wird in einem Array abgespeichert (Variable car):
Ein Element dieses Arrays (car[i]) beinhaltet den Zustand einer Zelle der Fahrspur:
-1 für eine leere Zelle (kein Fahrzeug)
0..5 für ein Fahrzeug mit der Geschwindigkeit 0..5.
Das Programm ist in mehrere Schritte geteilt:
- Erzeugen (und ausgeben) einer Anfangskonfiguration: Unterprogramm Geschw_Init (Fahrspur_aus)
Wiederholung für jeden Zeitschritt:
- Berechnen der neuen Konfiguration (Update):
Unterprogramm Geschw_Update:
(Variable v: Geschwindigkeit; gap: Abstand zum Vordermann)
Für jedes Fahrzeug:
- Bremsen, wenn nötig: Falls v > gap, dann v := gap.
- Beschleunigung, wenn möglich: Falls v < gap und v < 5, dann v := v+1.
- Randomisierung: Reduziere die resultierenden Geschwindigkeiten mit Wahrscheinlichkeit 1/2 um 1.
- Bewegung: Bewege das Fahrzeug um v Kästchen nach vorne.
- Ausgabe der Konfiguration: Unterprogramm Fahrspur_aus
Programm Verkehr_CA (Quelltext)
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