從基本圖方法到三相交通流理論——交通流元胞自動機模型理論研究.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文從基本圖方法到三相交通流理論——交通流元胞自動機模型理論研究姓名：高坤申請學位級別：博士專業(yè)：理論物理指導教師：汪秉宏20080501摘要進展，其要點概括如下：(1)冪|j用交通流元胞自動機建模的方法，我們實現(xiàn)了Kaupu乏s等人提到的一種交通機制，即車輛的搜起動行為依賴于包含該車輛的堵塞集團的長度這一改進了的車輛慢起動機制。由此得到的改進模型同以往的車輛慢起動模型一樣，模擬出了交通遲滯現(xiàn)象、交通亞穩(wěn)態(tài)及交通

2、中的捅分離現(xiàn)象等。另一方面，這一改進模型又同時輿有如下的毅性質。首先，改進了的慢起動栽則產(chǎn)生了自適應效慮，這使得新模型lt初始堵塞集團的疏散過程相比于以往的慢起動模型中相同的過程變得更為迅速和流暢。新模型有效地減少了系統(tǒng)中小堵塞集團不斷的形成一溶解一爵形成這一過程帶來麴系統(tǒng)振蕩，甥漫麓提高了交通系統(tǒng)的運行效率。其次，新模型特征性的區(qū)分了切始堵塞集團疏散過程中的』個典型時期，即堵塞集團長度隨時問線性衰減的頭部、指數(shù)衰減的中段以及近似冪律衰

3、減的潷部，充分揭示了交通疏散過程薜動態(tài)微觀統(tǒng)計特性。最后，該模型中的堵塞集團長度在低密度和贏密度下分別表現(xiàn)出單峰值和雙4降值的分布規(guī)律，且分布中數(shù)據(jù)點的散布相比以往模型較小。這種分布特性一方面表明該模型具確更為鮮喇的檁分離生質，另一方蕊燹|j擒示了低密度和商密度下對應于兩個不同峰值的棚分離現(xiàn)象具有不同的成因。這一工作的主要結果發(fā)表于ChinesePhysicsVbl16，No1l，2007。(2)將NS元胞自動機模型與經(jīng)典跟馳模型相結合

4、，我們得到了個考慮連續(xù)車輛聞速度差效應瀚CA模型。該模型在數(shù)值模擬過程t|；表現(xiàn)出了‘、些特別的性質。首先，模型模擬的基本幽中存在一種反常的遲滯現(xiàn)象，即與以往模型的結果相比，其中均勻態(tài)和非均勻態(tài)交通的流量關系被倒置了。其次，模型的基本圖中存在兩個流量的極大值，表現(xiàn)為一瑕峰現(xiàn)象。通過對模型的時空演化過揮和相關函數(shù)的研究，我們發(fā)現(xiàn)上述兩點都與一種“均勻擁擠交通流”的出現(xiàn)有關，這種交通流狀態(tài)的宏觀特性和微觀特性都與同步流態(tài)極為相似。于是，該模

5、型一方面說明了在菜些特殊情況下，非均勻態(tài)交道反而可能更好的利用道路的通行能力。另一方蕊，雖然該模型本質上仍|日屬于基本圖方法體系，卻也可以理解為介于基本圖方法和三相交通流理論中間的一個過渡模型。它對于這兩種不同的交通流理論體系的研究與對比具有一定的意義。這‘‘工作發(fā)表于孫ysicaA3聰(2007)：3鰣一4∞。(3)緊接著上一個工作的基礎上，我們對速度差效應模型進行了進一步的改進與發(fā)展?！矫?，我們在模型規(guī)則I引進車輛慢起動效應，以誘