交通流理论再认识

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1、交通流理论的再认识学院：公路学院专业：交通工程姓名：学号：指导教师：导师：完成时间：2010年12月二〇一〇年十二月1、引言交通流理论是分析研究道路上行人和机动车辆（主要是汽车）在个别或成列行动中的规律，探讨车流流量、流速和密度之间的关系，以求减少交通时间的延误、事故的发生和提高道路交通设施使用效率的理论。始于50年代。是交通工程理论的基础和其新发展的领域之一。交通流理论是研究交通流随时间和空间变化规律的模型和方法体系。多年来，在交通运输工程的许多研究领域、如交通规划、交通控制、道路与交通工程设施设计等都在广泛地应用着交通流理论，应该说交通流理论是这些研究领域的基础理论。近些年来，

2、尤其是随着智能运输系统的蓬勃发展，交通流理论涉及的范围和内容在不断地发展和变化，如控制理论、人工智能等新兴科学的思想、方法和理论已经被用于解决交通运输研究中遇到的复杂问题。又如，随着计算机技术的发展，模拟技术和方法越来越多地被用来描述和分析交通运输工程的某些过程或现象，鉴于此，有必要对交通流理论进行重新认识，研究其研究内容、理论体系研究方法的变化规律和发展趋势，从而引导交通流理论沿着正确轨道快速发展。2、交通流理论的发展过程交通流理论的发展与道路交通运输业的发展和科学技术的发展密切相关.交通流理论的发展与道路交通运输业的发展和科学技术的发展密切相关，在交通运输业的不同发展时期和科学

3、技术发展的不同阶段，对交通流的需求和研究能力都不同，因此产生了交通流的不同发展阶段。按照时间序列，交通流理论可以划分为三个阶段。（1）创始阶段。此阶段被界定为20世纪30年代至第二次世界大战结束。在此期间，由于发达国家汽车工业和道路建设的发展，需要摸索道路交通的基本规律，以便对其进行科学管理，道路交通产生了对交通流理论的初步需求，需要有人对其进行研究。此阶段的代表人物为格林希尔治，其代表性成果是用概率论和数理统计方法建立数学模型，用以描述交通流量和速度的关系，并对交叉口交通状态进行调查。正是由于其奠基性工作，人们常常称格林希尔治为交通流理论的鼻祖。（2）快速发展阶段。此阶段被界定为

4、第二次世界大战结束至20世纪50年代。在这一阶段，发达国家的公路和城市道路里程迅猛增长，汽车拥有量大幅度上升，此时交通规划和交通控制已经提到日程，如何科学地进行交通规划和控制，需要交通流理论提供支持。此阶段的特点是交通流理论获得高速发展并产生了多个分支和学术上的多个代表人物。学术分支包括：车辆跟驰理论、基于流体力学的交通波理论和排队理论等。此时期造就的本领域的代表性人物有沃德洛尔、派普斯、莱特希尔、惠特汉、纽厄尔、韦伯斯特、伊迪、赫尔曼等。（1）稳步发展阶段。此阶段被界定为1959年以后。此阶段，由于汽车的普及已经使得交通成为世界各国大中城市越来越严重的问题，需要发展交通流理论来解

5、决各种复杂的交通问题。由于这种需求，使交通流理论得到了稳步发展。1959年举行了第一次国际研讨会，并确定本次会议为3年一次的系列会议的首次会议。除了这一系列会议，近些年来又有许多交通运输领域的专题学术年会在世界各国举行，所有这些年会都涉及到交通流理论。按照研究手段和方法，交通流理论可划分为两类。（1）传统交通流理论。所谓的传统交通流理论是指以数理统计和微积分等传统数学和物理方法为基础的交通流理论。其明显特点是交通流模型的限制条件比较苛刻，模型推导过程比较严谨，模型物理意义明确。如交通流分布的统计特性模型、车辆跟驰模型、交通波模型、车辆排队模型等。传统交通流理论在目前的交通流理论体系

6、中仍居主导地位，并且在应用中方法相对成熟。（2）现代交通流理论。现代交通流理论是指以现代科学技术和方法（如模拟技术、神经网络、模糊控制等）为主要研究手段而形成的交通流理论。其特点是所采用的模型和方法不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义，而更重视模型或方法对真实交通流的拟合效果，这类模型主要用于对复杂交通流现象的模拟、解释和预测，而使用传统交通流理论要达到这些目的就显得很困难。传统交通流理论和现代交通流理论并不是截然分开的两种交通流理论体系，只不过是它们所采用的主要研究手段有所区别，在研究不同的问题时它们各有优缺点。在实际研究中常常是两种模型同时使用效果更好。1、交通流理论研究

7、内容目前，交通流理论的定义不尽相同，但归纳各家定义的主要思想，可以给交通流理论下一个定义：交通流理论是研究在一定环境下交通流随时间和空间变化而变化规律的模型和方法体系。根据上述定义，交通流理论涉及的范围非常广泛，其研究内容很难一言以蔽之。根据美国的《交通流理论》专著1975年版和1996年版的研究内容以及梅·阿道夫的《交通流理论》（1990年版）研究内容，可以把交通流理论研究内容划分成如下10个部分：（1）交通流特性。研究表示交通流特性的三个参数——流量、速度、密度的