交通流动力学模型.ppt

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1、交通流动力学理论目录概述交通流的基本概念宏观交通流混合交通流的宏观模型跟车模型两车道跟车模型换道分析超车模型主要结论存在的问题发展趋势研究心得一、概述研究内容研究历史现代交通流研究的分类相关知识结构研究内容（一）（MayAD，Trafficflowfundamental,PrenticeHall,1990）研究内容（二）研究历史TrafficScience1935-1949:TheChildhoodYearsTrafficScience1950-1969:TheTeenageYearsTrafficScience1970-1989:TheY

2、oungAdultYearsTrafficScience1990-2009:ThePrimeYears现代交通流研究的分类传统交通流研究和现代交通流研究微观交通流研究和宏观交通流研究高速公路交通流研究和城市道路交通流研究交通科学和交通工程相关知识结构数学：微分方程、概率统计、随机应用过程等物理：力学、统计物理学等交通：交通工程、交通控制等管理：计算机：Etc.二、交通流的基本参数流量：速度：时间平均速度和空间平均速度密度：车头间距和车头时距：占有率：空间占有率和时间占有率车头时距统计分布模型负指数分布移位负指数分布Erlang分布移位Erl

3、ang分布Gamma分布对数正态分布M3分布和其他组合型分布三种常见的交通状态常见的静态交通流模型Greenshield模型Greensburg模型Underwood模型Drake模型Newell模型Pipe-Munjal模型Edie模型May模型三、宏观交通流LWR模型高阶模型LWR模型车辆流入=流出，具体推导见数学建模教材LWR模型的求解问题LWR模型的计算格式优点：能正确地描述交通激波的存在及其演化过程缺点：平均速度与密度关系总是处于平衡状态，因此，这些模型对车辆上下匝道交通、“幽灵”式交通堵塞、交通迟滞现象、车道数的改变、交通时走时

4、停以及车辆改道产生相变等非均衡特性，这就要求采用平均速度的动力学方程来代替均衡的速度-密度关系。LWR模型的优缺点高阶模型（密度梯度）非粘性模型（Pipe模型、Payne模型、Ross模型、交通流摩擦模型、Zhang模型、吴正模型、冯苏苇模型）粘性模型（Kühne模型、Kerner-Konhauser模型）Pipe模型、Payne模型、Ross模型、Zhang模型交通流摩擦模型（Papageorgiou模型，Michalopoulous模型，LiuGuoqing模型）吴正模型、冯苏苇模型粘性模型（Kühne模型和K-K模型）粘性项可顺滑Pa

5、yne模型所包含的不连续性。Kühne研究粘性模型波动解时发现其具有与开放边界水槽中水波相似的性质，Payne模型的波动周期解不连续，粘性模型存在连续周期行波解，这类似于交通实测中堆集的形成，他证明系统通过Hopf分岔可形成时走时停交通。当密度>临界密度时交通流不稳定，但若扰动足够大，则非线性不稳定的堆集就会出现在线性稳定性区域；如果扰动较小，则在这个区域的堆集就不会出现，这个过程是亚稳态区域不同亚稳态之间的相变。粘性模型成功地解释“幽灵”阻塞现象。粘性模型的特点SG模型SG模型特点姜模型可以很好地再现幽灵塞车、局部聚集、走走停停等一系列非

6、均衡流特性，但该模型很容易出现撞车现象、不能再现小扰动传播速度与密度之间的内在联系Zhang模型（二）和薛模型尽管可以再现小扰动传播速度与密度之间的内在联系，但不能再现走走停停现象。四、混合交通流的宏观模型多车道LWR模型多车道高阶模型多车种LWR模型多车种高阶模型多车道LWR模型多车道LWR模型密度差模型Laval-Daganzo模型密度差模型（Munjal-Pipes模型）Michalopoulos模型Holland-Woods模型(Transp.Res.B31,473(1997))Laval-Daganzo模型(Transp.Res.

7、B40,251(2006))多车道高阶模型两车道交通流动力学模型两车道跟车示意图模型与计算格式从一个区域转移到另一个区域，将会出现相变两车道格子模型现有格子模型的不足改进的两车道格子模型换道趋势与稳定性之间的关系换道趋势与稳定性之间的关系结论：适当的换道可以提高车流稳定性多车道LWR模型等速度模型（给定不同车种比例时，存在一临界密度。当车流密度大于该密度时，不同车种的速度相等。）等空间模型等间距模型Daganzo模型(Transp.Res.B31,83-102(1997))Jiang-Wu模型Tang-Huang-Zhao-Shang模型数

8、值实验结果五、跟车模型GazismodelOVmodel(BandoMetal.)GFmodel(HelbingD.etal.)SomeextendedOVmodels(Naga