Core Java® Volume I–Fundamentals

Traffic Simulator Applet

 5 

 6 

       
I wrote this traffic simulation, following the article "Und nun die

 7 

       Stauvorhersage" of the German Magazine Die Zeit, June 7,

 8 

       1996. The article describes the work of Professor Michael Schreckenberger

 9 

       of the University of Duisburg and unnamed collaborators at the University

10 

       of Cologne and Los Alamos National Laboratory. These researchers model

11 

       traffic flow according to simple rules, such as the following: 

Chapter 2

The Java Programming Environment

36

From the Library of Hristo Dimov Hristov

---

ptg18360597

12 

       

13 



          
• A freeway is modeled as a sequence of grid points. 

14 



          
• Every car occupies one grid point. Each grid point occupies at most

  15 
  

  
            one car. 

16 



          
• A car can have a speed of 0 - 5 grid points per time interval. 

17 



          
• A car with speed of less than 5 increases its speed by one unit in

  18 
  

  
            each time interval, until it reaches the maximum speed. 

19 



          
• If a car's distance to the car in front is d grid points, its

  20 
  

  
            speed is reduced to d-1 if necessary to avoid crashing into it.

  21 
  

  
            

22 



          
• With a certain probability, in each time interval some cars slow down

  23 
  

  
            one unit for no good reason whatsoever. 

24 



       

25 

26 

       
This applet models these rules. Each line shows an image of the same

27 

       stretch of road. Each square denotes one car. The first scrollbar lets you

28 

       adjust the probability that some cars slow down. If the slider is all the

29 

       way to the left, no car slows down. If it is all the way to the right,

30 

       every car slows down one unit. A typical setting is that 10% - 20% of the

31 

       cars slow down. The second slider controls the arrival rate of the cars.

32 

       When it is all the way to the left, no new cars enter the freeway. If it

33 

       is all the way to the right, a new car enters the freeway every time

34 

       interval, provided the freeway entrance is not blocked. 

35 

36 

       
Try out the following experiments. Decrease the probability of slowdown

37 

       to 0. Crank up the arrival rate to 1. That means, every time unit, a new

38 

       car enters the road. Note how the road can carry this load. 

39 

40 

       
Now increase the probability that some cars slow down. Note how traffic

41 

       jams occur almost immediately. 

42 

43 

       
The moral is: If it wasn't for the rubberneckers, the cellular phone

44 

       users, and the makeup-appliers who can't keep up a constant speed, we'd all

45 

       get to work more quickly. 

46 

47 

       
Notice how the traffic jam is stationary or even moves backwards, even

48 

       though the individual cars are still moving. In fact, the first car

49 

       causing the jam has long left the scene by the time the jam gets bad. 

50 

       (To make it easier to track cars, every tenth vehicle is colored red.) 

51 

52 

       

53 

                  width="400" height="400" alt="Traffic jam visualization">

54 

       

55 

56 

       
For more information about applets, graphics programming and

57 

       multithreading in Java, see

58 

       Core Java. 

59 

     ... ...