交通流宏观模型的建模和在城市道路交通中的应用

摘要

自从1951以来交通流宏观模型开始建立和发展，已经被应用到各种领域，比如交通工程领域和城市道路设计领域。本文回顾了交通流研究进展。基于司机期望速度特征，建立自相适模型。使用Payne模型研究交通密度波在带有特殊右转车道的十字交叉路口中的相互作用。利用吴正模型对考虑港湾式公交车站的城市单向双车道进行数值模拟。本文的主要工作如下：
　　 1)从扩展Paveri-Fontana等式推导自相适模型。单个司机的期望速度被假定正比与局域瞬时速度。基于这一假设，我们认为司机的期望速度与局域瞬时速度成比例，这表明司机受到周围环境的影响，希望以更大的速度行驶。然而并非所有的司机具有这样的侵略性特征，为了抑制侵略性特征，引入适应性公式来近似表达司机期望速度随时间的变化率。适应性公式表明单一司机的期望速度在一定的驰豫时间内到达司机的自平衡速度。相关模拟结果显示自相似模型与Helbing类气体模型相比在中高密度下具有更大的不稳定区域，这说明自相适模型能够描述交通流的自组织现象。
　　 2)使用Payne模型，通过在主于道上游设置初始扰动，研究交通密度波在带有特殊右转车道的十字交叉路口中的相互作用。当右转车道上匝道流进入主干道，形成向上游传播的密度波。这就出现两个波相遇和相互作用的情况。通过研究进车概率对主干道上游平均流量的影响，确定右转车道与主干道交叉点的最佳位置。详细描述了这种情况下密度波相互作用。
　　 3)使用吴正模型对考虑港湾式公交车站的单向双车道进行数值模拟。运用源汇公式描述车辆换道现象，提出了交通流体运行规则。通过引入公交车随机进站概率来解决交通流中的混合车辆问题。最后，对交通流进一步的研究进行展望。