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1、1999年9月系统工程理论与实践第9期 a交通流自组织及其基于自组织理论的管控模式研究122冯蔚东,贺国光,刘 豹(1.清华大学经济管理学院,北京100084;21天津大学系统工程研究所,天津300072)摘要:论证了交通流中存在自组织现象,对交通流中的耗散、相变和协同进行了数学描述,利用小波分析对交通流中的分形进行了初步的实证研究;最后,提出了一种以序参量优化为主导管控、以输入信息为诱导管控并相互集成的、基于自组织理论的交通流管控模式.关键词:交通流;自组织;小波分析;分形;管控模式中图分类号:N941;U12
2、;O29StudyonTraffic2flowSelf2organizationandItsManagement2controlModelBasedonSelf2organizationTheory122FENGWei2dong,HEGuo2guang,LIUBao(1.SchoolofEconomicsandManagement,TsinghuaUniversity,Beijing100084;2.InstituteofSystemsEngineering,TianjinUniversity,Tianjin30
3、0072)Abstract:Inthispaper,theself2organizationintraffic2flowisanalyzedfirstly.Themathematicaldescriptionofthedissipative,phasechangeandthesynergeticsphe2nomenonintraffic2flowismade,andthefractalityintraffic2flowisdemonstratedbasedonwaveletstransforms.Finally,
4、amanagement2controlmodeisstudiedinwhichman2agementandguidancestrategyareintegrated.Keywords:traffic2flow;self2organization;waveletstransform;fractal;managementandcontrolmode1 引言[1]交通紧张一直是困扰我国国民经济发展和人民生活的一个重大问题,据有关资料测算,近年来我国市区机动车平均行驶速度已由60年代的25～30公里ö小时下降到10～15
5、公里ö小时;1978～1993年全国共发生交通事故310万余起,死亡6312万人;我国百万人口以上大城市每年由交通拥塞造成的直接和间接经济损失计1600亿元,相当于国内生产总值的312%,至于其它社会负面影响更是难以估量.究其原因,一是交通供求矛盾趋于激化.随着我国国民经济的持续稳定发展,城市与城市间的社会交往和经济贸易日益频繁,交通需求发生了前所未有的快速增长,加之我国人口稠密,交通设施原本落后,以及作为发展中国家工业化过程中的机动车高增长率(10%及以上),使交通供不应求的矛盾日益尖锐,二是我国特有的行人、非
6、机动车和机动车的三元混合交通流构成与相对落后的交通流组织、管理和控制之间的矛盾也愈发突出.a收稿日期:1998201208资助项目:国家自然科学基金“自组织理论及其在交通管理中的应用研究”(批准号79770061)©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2系统工程理论与实践1999年9月2 交通流中的自组织[2]H.Haken将自组织(Self2organization)定义为:“如果系统在获得空间、时间的或功能的结构过程中,没
7、有外界的特定干扰,我们便说系统是‘自组织’的”(Weshallsaythatasystemisself2organizingifitac2quiresaspatial,temporal,orfunctionalstructurewithoutspecificinterferencefromtheoutside.).一般地,将系统有序结构的形成和完善形象地称为“自组织”,这里的有序结构在广义上指一种低熵稳定结构,如耗散结构.211 交通流中存在自组织现象从理论上分析,交通流系统内部由于人的因素存在,使其本身具有一定
8、的自稳能力;加之作为开放系统,它可以从系统外部获得消除无序程度的“负熵流”,从而具有保持并恢复其有序状态的能力.另外,交通流存在自组织更直接的内在原因是:1)内在相关性:交通出行是一种有目的的需求,而不是一种完全的无规游走(Randomwalk),因而宏观上存在较强的内在相关性.2)内在约定:交通流的主体行为是一种理性驾驶行为,其中各个人2车个体追求的目标是一致的或相近的
