交通流的數(shù)值模擬、相變特性分析及應(yīng)用.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通問題已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的瓶頸問題，交通擁堵、交通污染、交通事故已嚴重影響經(jīng)濟和社會的發(fā)展，甚至關(guān)系到社會的安定問題。為了更好地解決交通擁堵問題，人們進行了大量的交通調(diào)查和實測，發(fā)現(xiàn)了大量復(fù)雜的交通擁堵現(xiàn)象，應(yīng)用統(tǒng)計物理、非線性科學和流體力學等學科的理論和研究方法，提出了各種各樣的數(shù)學模型來研究交通擁堵問題，為交通預(yù)測、管理和規(guī)劃提供科學理論指導(dǎo)。 本文針對交通擁堵問題，通過理論分析和數(shù)值模擬，對交通流元

2、胞自動機模型的相變特性和交通流流體力學模型的應(yīng)用進行了研究。主要工作如下： (1)在交通流元胞自動機模型BJH模型的基礎(chǔ)上，提出了考慮前車減速剎車狀態(tài)對后車的影響的元胞自動機模型。數(shù)值模擬結(jié)果得到的基 本圖顯示出較大的交通容量，接近于實測的交通容量，而且還顯示出通行能力下降(capacity drop)這一復(fù)雜的實際交通行為。 (2)通過位置相關(guān)函數(shù)、速度時空演化圖、馳豫時間和序參量的計算，研究優(yōu)先隨機慢化對

3、交通流的影響。計算結(jié)果得到了馳豫時間和序參量的標度關(guān)系和標度指數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與原始交通流NaSch模型不同，優(yōu)先隨機慢化將引起交通同步流，交通相變具有臨界性，其標度指數(shù)屬于確定NaSch模型類。 (3)對單車道混合擁堵交通進行了研究，通過對車流不同初始條件的序參量計算，發(fā)現(xiàn)隨機初始分布的混合交通呈現(xiàn)自由流動到阻塞的跨接現(xiàn)象；而在均勻初始分布的混合交通，當慢車隨機慢化概率較大時，慢車起到“凝結(jié)核”的作用，引起車流自由流動到阻塞的