基于考虑次近邻车的新型交通流格子模型-论文.pdf

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1、山东科学第27卷第4期2014年8月出版SHANDONGSCIENCEVo1．27No．4Aug．2014DOI：10．3976／j．issn．1002-4026．2014．04．016交通运输专栏：．c基于考虑次近邻车的新型交通流格子模型许阳，袁振洲(北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京100044)摘要：在连续交通流格子模型基础上，提出考虑次近邻车对车流的影响作用，并采用新的模型构建方法构建一种车流优化的交通流格子模型。应用线性稳定性理论和非线性理论进行分析，得到车流的稳定性条件，并得到描述车流阻塞相变的mKdV方程。最后应用数值模拟验证mKdV方

2、程的存在条件，模拟结果表明这种考虑次近邻车的新型交通流格子模型能够更好地刻画车流的稳定机理，更加符合实际交通流特点。关键词：格子模型；次近邻车；mKdV方程中图分类号：U491．4文献标识码：A文章编号：1002-4026(2014)04-0092-06Next--nearest·-neighborsitebasedlatticehydrodynamicmodelXUYang，YUANZhen-zhou(MinistryofEducationKeyLaboratoryforUrbanTransportationComplexSystemsTheoryandTechnology

3、，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Wepresentanewtrafficflowlatticehydrodynamicmodelwiththeimpactofnext—nearest—neighborsiteontrafficandcontinuoustrafficlatticemode1．WealsoacquiretrafficstabilityconditionandmKdVequationexpressingdensitywaveswithlinearstabilitytheoryandno

4、nlinearanalysis．Numericalsimulationshowsthatthenewmodelcanbetterdepicttrafficstabilitymechanismandbemoresuitableforrealtrafficflow．Keywords：latticehydrodynamicmodel；next—nearest—neighborsite；mKdV随着城市机动化水平的不断提高，交通供需矛盾日益突出。为了更好地掌握交通问题的形成机理及其演化规律，人们提出了各种交通流模型，例如跟驰模型、元胞自动机模型以及流体力学模型等。在这些研究中，都涉及

5、到了从自由运动到阻塞的交通相变。交通相变具有类似气一液相变的性质，自由运动交通和阻塞交通分别对应传统气一液相变中的气体和液体，车问距或密度对应体积或密度，延迟时间的倒数对应于温度，亚稳态区域位于基本图上流量达到最大值附近。1998年，Nagatani-5]借鉴优化跟驰模型和动力学模型的思想，提出了一种基于流体力学的交通流模型，其连续性方程和运动方程如下O,p+(pv)=0，(1)(pv)=ap0V(p(+))一apv。(2)收稿日期：2013—11-12基金项目：国家重点基础研究发展计~(973计划)(2012CB725403)作者简介：许阳(1989一)，男，硕士研究生，研

6、究方向为城市综合交通。第4期许阳，等：基于考虑次近邻车的新型交通流格子模型93其中，P。是车流平均密度，a是驾驶员的敏感系数，是平均车头间距，且艿=lip。。P(+6)表示t时刻+处的局部密度，它与车头间距(，t)有倒数关系。v(p(+)则代表最佳速度。模型认为驾驶员根据观察到的前方车头间距或密度来调整自己的车速。令=x／5，将上述提到的模型无量纲化，可以得到下面的格子模型(仍然将记作)a,pj+p0(pjvj—Pj一1vj—1)=0，(3)o(pjvj)=apov(pj+1)一apjvj，(4)其中，表示一维格点上的第个格点，JD和vj分别表示t时刻第个格子上的局部密度和局

7、部平均速度。Ge等I6在2005年提出了两种合作驾驶格子模型，又提出了考虑后视效果的格子模型，靠近中性稳定曲线的KdV方程得到推导[73。后来，Tian等又提出考虑流量差和密度差的格子模型。刘涛等则研究了考虑后面车辆与相关车流影响的格子模型。可以发现，以前的交通流格子模型基本局限于研究前后车辆对车流稳定性的影响。而车流实际运行时，驾驶员一般都会试图观察前方第二辆车的运行状况，进而做出驾驶选择，所以考虑前方次近邻车的格子模型会更真实地描述现实的交通流状态。本文将在密度差格子模型的基础上，考虑次近邻车的影响