從基本圖方法到三相交通流理論——交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型理論研究.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文從基本圖方法到三相交通流理論——交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型理論研究姓名：高坤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：理論物理指導(dǎo)教師：汪秉宏20080501摘要進(jìn)展，其要點(diǎn)概括如下：(1)冪|j用交通流元胞自動(dòng)機(jī)建模的方法，我們實(shí)現(xiàn)了Kaupu乏s等人提到的一種交通機(jī)制，即車輛的搜起動(dòng)行為依賴于包含該車輛的堵塞集團(tuán)的長(zhǎng)度這一改進(jìn)了的車輛慢起動(dòng)機(jī)制。由此得到的改進(jìn)模型同以往的車輛慢起動(dòng)模型一樣，模擬出了交通遲滯現(xiàn)象、交通亞穩(wěn)態(tài)及交通

2、中的捅分離現(xiàn)象等。另一方面，這一改進(jìn)模型又同時(shí)輿有如下的毅性質(zhì)。首先，改進(jìn)了的慢起動(dòng)栽則產(chǎn)生了自適應(yīng)效慮，這使得新模型lt初始堵塞集團(tuán)的疏散過程相比于以往的慢起動(dòng)模型中相同的過程變得更為迅速和流暢。新模型有效地減少了系統(tǒng)中小堵塞集團(tuán)不斷的形成一溶解一爵形成這一過程帶來麴系統(tǒng)振蕩，甥漫麓提高了交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。其次，新模型特征性的區(qū)分了切始堵塞集團(tuán)疏散過程中的』個(gè)典型時(shí)期，即堵塞集團(tuán)長(zhǎng)度隨時(shí)問線性衰減的頭部、指數(shù)衰減的中段以及近似冪律衰

3、減的潷部，充分揭示了交通疏散過程薜動(dòng)態(tài)微觀統(tǒng)計(jì)特性。最后，該模型中的堵塞集團(tuán)長(zhǎng)度在低密度和贏密度下分別表現(xiàn)出單峰值和雙4降值的分布規(guī)律，且分布中數(shù)據(jù)點(diǎn)的散布相比以往模型較小。這種分布特性一方面表明該模型具確更為鮮喇的檁分離生質(zhì)，另一方蕊燹|j擒示了低密度和商密度下對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同峰值的棚分離現(xiàn)象具有不同的成因。這一工作的主要結(jié)果發(fā)表于ChinesePhysicsVbl16，No1l，2007。(2)將NS元胞自動(dòng)機(jī)模型與經(jīng)典跟馳模型相結(jié)合

4、，我們得到了個(gè)考慮連續(xù)車輛聞速度差效應(yīng)瀚CA模型。該模型在數(shù)值模擬過程t|；表現(xiàn)出了‘、些特別的性質(zhì)。首先，模型模擬的基本幽中存在一種反常的遲滯現(xiàn)象，即與以往模型的結(jié)果相比，其中均勻態(tài)和非均勻態(tài)交通的流量關(guān)系被倒置了。其次，模型的基本圖中存在兩個(gè)流量的極大值，表現(xiàn)為一瑕峰現(xiàn)象。通過對(duì)模型的時(shí)空演化過揮和相關(guān)函數(shù)的研究，我們發(fā)現(xiàn)上述兩點(diǎn)都與一種“均勻擁擠交通流”的出現(xiàn)有關(guān)，這種交通流狀態(tài)的宏觀特性和微觀特性都與同步流態(tài)極為相似。于是，該模

5、型一方面說明了在菜些特殊情況下，非均勻態(tài)交道反而可能更好的利用道路的通行能力。另一方蕊，雖然該模型本質(zhì)上仍|日屬于基本圖方法體系，卻也可以理解為介于基本圖方法和三相交通流理論中間的一個(gè)過渡模型。它對(duì)于這兩種不同的交通流理論體系的研究與對(duì)比具有一定的意義。這‘‘工作發(fā)表于孫ysicaA3聰(2007)：3鰣一4∞。(3)緊接著上一個(gè)工作的基礎(chǔ)上，我們對(duì)速度差效應(yīng)模型進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)與發(fā)展?！矫?，我們?cè)谀Ｐ鸵?guī)則I引進(jìn)車輛慢起動(dòng)效應(yīng)，以誘