基于车辆跟驰模型的交通流动力学模型.pdf

.4陕西科技大学学报Aug.2010Vol.28JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY113*文章编号:10005811(2010)04011306基于车辆跟驰模型的交通流动力学模型杨文杰1白云霄1贾宏恩2(1.陕西科技大学理学院陕西西安710021;2.西安交通大学理学院陕西西安710049)摘要:在车辆跟弛模型的基础上采用微观和宏观相结合的方法提出了一种新的交通流动力学模型.该模型能够克服现有动力学模型中存在的一些问题如避免了车流在堵塞密度附近发生扰动而出现超过堵塞密度的现象.通过算例的设计作者还对不同情况下的交通流进行了数值模拟结果显示模型具有良好的数值模拟功能从而证明了其理论意义和实用价值.关键词:交通流;跟弛模型;动力学模型;数值模拟中图法分类号:U491.1+12文献标识码:A0引言随着经济建设和社会的发展交通问题越来越成为人们关注的热点交通流理论的研究随之迅速开展.同时由于其学科的交叉性交通流理论也受到了力学、应用数学、交通工程和控制理论等领域许多专家和学者的重视.目前交通流理论的研究方法包括跟驰模型、动力学模型(也称为连续介质力学模型)、分子动力论方法及元胞自动机方法等[1].动力学模型和跟驰模型是其中最具影响和代表性的两个大类前者由于其宏观性质而在应用中得以较快地发展后者则因其微观性而可以作为对前者的补充[2].而且由于它们是从不同的角度来研究交通流的演化规律故所建立的基础在一定意义下是一致的.基于这样的认识本文首先从微观跟驰模型出发考虑到前后两车的速度差和距离差对于交通流动态变化规律的影响对已有的跟驰模型做了修改和完善建立了新的微观跟驰模型;在此基础上利用微观与宏观之间的联系建立了宏观的交通流动力学模型并对其进行了数值模拟.1跟驰模型的研究和改进跟驰理论最早是由PipesL.A[3]于1953年提出的它主要采用刺激反应模式研究在单一车道上车辆排队行驶时后车跟随前车的行驶状态其具体表现形式为:跟踪反应=敏感度!刺激因素在车辆跟弛过程中后车的运动情况受多种因素的影响和制约比如前后两车的速度差、距离差、司机的个性特点、天气、路况等.然而在实际建模过程中由于研究者出发点、兴趣的不同又导致了各种不同的跟驰模型的出现其中比较有代表性的模型有Bando[4]等人于1995年提出的称为优化速度的(OVM)跟弛模型其形式为dvn(t)=k[v(x)-vn(t)](1.1)