基于格子流体力学模型的交通流建模及仿真研究

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1、多撂交万方数据博士学位论文赡乞≯一基于格子流体力学模型的交通流建模及仿真研究Researchontrafficflowmodelingandsimulatingbasedonthelatticehydrodynamicmodel作者：王涛导师：高自友北京交通大学2015年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅

2、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：事涛签字日期：仞ff年∥月，。日导师签名签字日期：o卅r年彳J弓t2_日万方数据学校代码：10004北京交通大学博士学位论文基于格子流体力学模型的交通流建模及仿真研究密级：公开ResearchontrafficflowmodelingandsimulatingbasedOilthelatticehydrodynamic

3、model作者姓名：王涛导师姓名：高自友学位类别：理学学号：10114183职称：教授学位级别：博士学科专业：系统分析与集成研究方向：交通流理论建模北京交通大学2015年6月万方数据致谢本文是在导师高自友教授的悉心指导下完成的，感谢高老师一直以来给我一如既往的关心与鼓励。高老师治学严谨、知识渊博，思路宽阔，每当我在课题研究中遇到困惑与不解时，高老师总能给予解决问题的新思路，使我终生受益。论文从选题、写作、修改到最后成稿，都倾注了高老师大量心血。高老师精益求精、诲人不倦以及献身科学的精神让我深受感动与鼓

4、舞，并激励、指引我在以后的学习工作中锐意进取，不断前进。感谢赵小梅教授对我学术上的指导，赵老师提出了很多建设性的意见使我深受启发。感谢贾斌教授在论文修改过程中给我提供的宝贵意见和建议。感谢李树彬师兄，他一直关心我的进步，对我的生活和学习给予了很多帮助。感谢谢东繁老师对我学习上的关心与帮助。、感谢我的同学田钧方、张文义、范宏强和陈亚楠。田钧方博士对道路交通流有着深刻的认识与独到的见解，与他的学术探讨开阔了我的思路，使我收获颇多；张文义博士学术功底扎实，思维能力缜密，做人做事原则性强，在科研和日常生活中都

5、给予了我莫大的帮助，也是我学习的榜样：范宏强博士是我生活中志同道合的密友，感谢他的陪伴；陈亚楠博士是我的舍友，他坦率真诚的性格和渊博的知识让我受益匪浅。感谢我们朝夕相处的那些美好时光，是他们的存在，回忆这个词才有了色彩。感谢8611朝夕相处的师兄弟、姐妹们。在读博期间，我们相互帮助，相互交流，建立了珍贵的友谊，本论文中的许多工作正是在与他们的讨论和协助下完成的。感谢我的同学李建锋、解冰、范增伟、王莹、郝鹏飞，在科研和生活遇到困难时，他们总能给予我鼓励。感谢我的同事，你们的支持与帮助，此文才得以顺利完成

6、。感谢各位专家学者在论文评审过程中所提出的批评和指正意见。感谢论文中被引用文献的作者们，他们的卓越工作是本论文研究的基础。深深感谢父母和我的爱人张晶女士给我无私的关怀和支持，你们的支持和理解使我有信心完成学业。特别感谢我的女儿给我带来的生活乐趣，你一直是我前进的动力。万方数据北京交通大学博士学位论文摘要道路交通流的运行状态直接影响整个城市交通系统的稳定性，一旦城市交通系统失稳将给社会环境带来各种不利因素，如交通堵塞、环境污染、资源浪费、事故频发等。本文利用格子流体力学理论研究了封闭系统和开放系统中的宏

7、观交通流建模问题。一方面，在封闭系统中借助智能交通系统理念，分别构建了单车道、双车道格子流体力学模型，并对模型进行线性和非线性分析，通过数值仿真验证理论分析结果，进一步在亚稳态区域研究不同扰动在交通流中的演化情况；另一方面，城市交通系统本身就是开放的复杂巨系统，而其中交通瓶颈是阻碍交通系统运行状态的集中点，也是引起城市交通病的症结所在。本文将新建的道路交通模型应用到不同类型的交通瓶颈中，重现了实测观察到的交通流拥挤模式，分析不同交通拥挤模式演化机理及形成条件。具体来讲，本文研究工作包括如下几个方面：(

8、1)首先在封闭系统中，借助智能交通系统，充分考虑前面多个格子的密度信息对当前格子的影响，建立基于密度差格子流体力学合作驾驶模型。采用线性稳定性理论和摄动理论对新建模型进行分析，前者可以得到模型的线性稳定性条件，后者推导出了描述拥挤区域密度波的mKdV方程，同时求得了关于密度的扭矩．反扭矩解。通过数值仿真发现合作驾驶能够提高交通流的稳定性。其次，把单车道密度差格子流体力学模型扩展到双车道，建立双车道格子流体力学模型。与合作驾驶模型一样，通过上述两种理论方法