基于速度梯度模型的交通流復(fù)雜動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、本文采用速度梯度模型研究交通流復(fù)雜動(dòng)態(tài)特性．全文內(nèi)容包括以下六章： 第一章簡述了研究背景：交通流研究的重要意義、交通流研究的基本內(nèi)容和基本方法；第二章介紹了本課題組發(fā)展的研究交通流的宏觀連續(xù)模型．在此基礎(chǔ)上，從第三章至第五章闡述了本文利用速度梯度模型研究交通流復(fù)雜動(dòng)態(tài)特性所做的三個(gè)方面的工作： 1．運(yùn)用速度梯度模型研究了入匝道交通系統(tǒng)的相變．通過數(shù)值模擬，我們得到了人工駕駛車輛系統(tǒng)和ACC車輛系統(tǒng)(自主巡航控制系統(tǒng))的匝

2、道交通的相圖．模擬得到的人工駕駛車輛系統(tǒng)的相圖與已有的研究結(jié)果一致，包括固定的局部集簇(PLC)、移動(dòng)的局部集簇(MLC)、走走停停交通(TSG)、振蕩的擁擠交通(OCT)和均勻一致的擁擠交通(HCT)．但對ACC車輛系統(tǒng)研究表明，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高，相圖中不存在固定的局部集簇(PLC)、移動(dòng)的局部集簇(MLC)、走走停停交通(TSG)．此外模擬中還發(fā)現(xiàn)了一些新的擁擠交通相，像匝道上游存在固定的OCT以及在HCT出現(xiàn)第二個(gè)OCT．

3、 2．考慮到現(xiàn)實(shí)交通中存在的車輛是多種多樣的，它們的性質(zhì)各不相同，為了更加真實(shí)的描述現(xiàn)實(shí)交通，我們將速度梯度模型擴(kuò)展到混合交通．混合交通中車輛被劃分為快車和慢車，它們的車長和速度不同，并且在共同行駛過程中相互影響，因此我們在快車和慢車的動(dòng)力學(xué)方程中分別加入了表示它們之間相互影響的作用項(xiàng)。通過解析分析，我們得到了混合交通中快車和慢車的相對數(shù)量多少以及相對車長大小對混合交通定態(tài)特性的影響，進(jìn)而采用數(shù)值模擬方法研究了混合交通堵塞的形成和

4、傳播、交通堵塞的消散以及局部集簇效應(yīng)． 3．考慮到實(shí)際交通多為多道的，我們將速度梯度模型擴(kuò)展到雙道．在守恒方程中增加了表示車輛換道的源匯項(xiàng)，同時(shí)還考慮了車輛換道對動(dòng)力學(xué)方程的影響．研究表明在對稱換道規(guī)則的雙道交通中，其平均流量要大于單道交通的流量，這與微觀模型模擬得到的結(jié)果相一致；兩車道的使用率相同，沒有密度倒置現(xiàn)象出現(xiàn)；即使道路上車輛密度很大時(shí)，兩車道之間仍然存在車輛交換；對稱換道規(guī)則的局部密度集簇效應(yīng)與單道時(shí)相似，兩車道總是

5、保持同步；在對非對稱換道規(guī)則的雙道交通的研究中，擴(kuò)展的速度梯度模型很好的重現(xiàn)了實(shí)際交通，包括密度倒置現(xiàn)象、車輛換道率以及兩車道之間的速度差等．此外，研究還發(fā)現(xiàn)非對稱換道規(guī)則的局部集簇效應(yīng)與對稱換道規(guī)則時(shí)不同，快車道和慢車道上的交通不保持同步． 上述三方面研究成果分別整理成三篇SCI學(xué)術(shù)論文，已正式或即將在Physica A、Chinese Physics及nansportation Reserch Record上發(fā)表．