專利名稱：宏觀交通流離散模型穩(wěn)定性建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建模方法，特別是一種宏觀交通流離散模型穩(wěn)定性建模方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著各種交通工具的數(shù)量大大增加，國際上很多國家的設(shè)施、道路、交通管理系統(tǒng)已經(jīng)很難適應(yīng)這種發(fā)展速度，特別是大、中城市交通基礎(chǔ)設(shè)施不足、交通信號控制的不協(xié)調(diào)、交通疏導(dǎo)系統(tǒng)缺乏、車輛調(diào)度和管理的混亂、交通參與者的交規(guī)意識等諸多方面的原因?qū)е铝顺鞘薪煌ㄝ^擁擠現(xiàn)象，由此又引發(fā)了交通安全、環(huán)境污染等一系列的社會經(jīng)濟(jì)問題。由于交通問題是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)問題，它涉及到了城市交通網(wǎng)絡(luò)的綜合控制、 交通信息的綜合采集及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、交通智能信息融合與處理技術(shù)、交通流誘導(dǎo)技術(shù)、以及車輛運(yùn)輸智能調(diào)度方法、城市智能交通規(guī)劃方法、交通安全檢測、交通環(huán)境綜合評價(jià)體系等多方面的內(nèi)容，而且上述各個(gè)因素之間相互影響、相互制約，是一個(gè)相關(guān)性極強(qiáng)的綜合體，很難采用統(tǒng)一的描述形式刻畫這一復(fù)雜問題；因此，對于交通系統(tǒng)的描述也各式各樣， 其中采用流體力學(xué)的觀點(diǎn)建立的宏觀和微觀模型分析交通特性者居多。在宏觀交通流模型中，交通流被視為由大量車輛組成的可壓縮連續(xù)流體介質(zhì)，研究車輛集體的平均行為，單個(gè)車輛的個(gè)體特性并不凸顯。宏觀交通流模型以車輛的平均密度P、平均速度V和流量q刻畫交通流，研究它們所滿足的方程。與微觀模型相比，宏觀模型可以更好地刻畫交通流的集體行為，從而為設(shè)計(jì)有效的交通控制策略、模擬及估計(jì)道路幾何改造的效果等交通工程問題提供依據(jù)。數(shù)值計(jì)算方面，模擬宏觀交通流所需時(shí)間與所研究交通系統(tǒng)中車輛數(shù)目無關(guān)，只與所研究道路、數(shù)值方法的選取及其中空間X、時(shí)間t的離散步長Δχ和At有關(guān)。故此，宏觀交通流模型較適合于處理大量車輛組成的交通系統(tǒng)的交通流問題。流體力學(xué)模型是用連續(xù)介質(zhì)模型來模擬車流的交通狀態(tài)。較之微觀模型，流體力學(xué)模型能更好的描述和理解車流的集體行為。比較有影響的模型有LWR模型(1955)、Payne模型(1971)、Papageorgiou 模型(1989)和 Helbing 模型(1999)。其中 Markos Papageorgiou 于 1989 年提出的 D 模型獲得了較多的認(rèn)可。該模型用三個(gè)偏微分方程描述高速公路車流的交通狀態(tài)，離散化方程為(見文獻(xiàn)Μ. Papageorgiou, J. Μ. Blosseville,H. Hadj-salem. Macroscopic modelling of traffic flow on the Boulevard Peripherique in Paris,[J]. Transportation Research Part B 1989，23B :29-47)
j1動(dòng)態(tài)密度模型先O +1) 二 Ici ( ) + —[仏_丨{ ) - qt (η) + η (n) - Si ( )]動(dòng)態(tài)流量模型Qi (η) = α . I^i (η) Vi (η) + (1_ α ) [ki+1 (η) vi+1 (η) -ri+1 (η) ] -Si (η)動(dòng)態(tài)速度模型ν如+ = ++字.、(….[!^⑷-兄⑷]-^-‘/ -^^)
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或?qū)懗山y(tǒng)一形式
權(quán)利要求
1. 一種宏觀交通流離散模型穩(wěn)定性建模方法，其特征在于采用以下步驟 建立宏觀交通流模型ΦΜ) LiσΜ(η)φ^η) at(ri)ΦΧη) σχ )φΜ{ ) σι+ι(η)Γ< σ +1 (η) = σ] { )σ,_χ (η)/{σ, ( )σ,_,(η) +( ){σ, (n)ve[φ, (η)]-1} +TrP^TV-^[σ； ( ) - (η)] - ~τ- σ) (η)σΜ (η)ω, (η)}ATli,、{KM)m — ^m Μ+1OM O) - Φ (") + ΦΜ O) ; ’， λ, · η ”ωΛη) = ----- ι = 1,2,··· N; η- ,1,2,···式中，狀態(tài)變量ΦΑη)、Oi(H)為第i個(gè)路段在ηΤ時(shí)刻的值，kim為交通擁堵時(shí)第i個(gè)路段的飽和交通密度與kjam相同，交通正常時(shí)Ici (n) < kim，等價(jià)速度卿巧{1-[^^}、{1-[1-^?；騜 k Ji(H)式中，Vf為自由行駛速度，kJaffl為交通堵塞時(shí)的最低密度，k。為流量最大時(shí)的密度的臨界值，l，m，b為常值參數(shù)；按照不同路段、畫出兩個(gè)三維相平面圖，第一個(gè)相平面以Φ(η+1)為法向坐標(biāo)，分別以 Φ (η)和路段i作為平面坐標(biāo)組成相平面坐標(biāo)系；第二個(gè)相平面以σ (η)為法向坐標(biāo)，分別以σ (η-1)和路段i作為平面坐標(biāo)組成相平面坐標(biāo)系；在不同參數(shù)、狀態(tài)、輸入條件下作相平面圖；當(dāng)狀態(tài)變量Φ 趨于無窮時(shí)，說明第i個(gè)路段交通密度趨于飽和交通密度，產(chǎn)生交通擁堵；當(dāng)狀態(tài)變量ο i趨于無窮時(shí)，說明第i個(gè)路段車輛平均速度趨于零，產(chǎn)生交通擁堵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種宏觀交通流離散模型穩(wěn)定性建模方法，用于解決現(xiàn)有的模型難以直接處理交通擁堵問題的技術(shù)問題。技術(shù)方案是在現(xiàn)有的模型的基礎(chǔ)上，通過建立新的交通模型，得到了交通擁堵問題與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系，從而采用全局穩(wěn)定性角度從宏觀上判定交通是否會出現(xiàn)擁堵或其它異?，F(xiàn)象，為交通控制、決策提供基本依據(jù)，直接應(yīng)用到處理處理交通擁堵問題。
文檔編號G08G1/00GK102254423SQ201110148130
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者史忠科 申請人:西北工業(yè)大學(xué)