專利名稱：宏觀交通流離散模型穩(wěn)定性建模方法
技術領域：
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：
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施、道路、交通管理系統(tǒng)已經很難適應這種發(fā)展速度，特別是大、中城市交通基礎設施不足、交通信號控制的不協(xié)調、交通疏導系統(tǒng)缺乏、車輛調度和管理的混亂、交通參與者的交規(guī)意識等諸多方面的原因導致了城市交通較擁擠現(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濟問題。由于交通問題是一個復雜的大系統(tǒng)問題，它涉及到了城市交通網絡的綜合控制、 交通信息的綜合采集及網絡傳輸技術、交通智能信息融合與處理技術、交通流誘導技術、以及車輛運輸智能調度方法、城市智能交通規(guī)劃方法、交通安全檢測、交通環(huán)境綜合評價體系等多方面的內容，而且上述各個因素之間相互影響、相互制約，是一個相關性極強的綜合體，很難采用統(tǒng)一的描述形式刻畫這一復雜問題；因此，對于交通系統(tǒng)的描述也各式各樣， 其中采用流體力學的觀點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，研究車輛集體的平均行為，單個車輛的個體特性并不凸顯。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，從而為設計有效的交通控制策略、模擬及估計道路幾何改造的效果等交通工程問題提供依據。數(shù)值計算方面，模擬宏觀交通流所需時間與所研究交通系統(tǒng)中車輛數(shù)目無關，只與所研究道路、數(shù)值方法的選取及其中空間X、時間t的離散步長Δχ和At有關。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。流體力學模型是用連續(xù)介質模型來模擬車流的交通狀態(tài)。較之微觀模型，流體力學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可。該模型用三個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動態(tài)密度模型先O +1) 二 Ici ( ) + —[仏_丨{ ) - qt (η) + η (n) - Si ( )]動態(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)動態(tài)速度模型ν如+ = ++字.、(….[!^⑷-兄⑷]-^-‘/ -^^)
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或寫成統(tǒng)一形式
權利要求
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個路段在ηΤ時刻的值，kim為交通擁堵時第i個路段的飽和交通密度與kjam相同，交通正常時Ici (n) < kim，等價速度卿巧{1-[^^}、{1-[1-^?；騜 k Ji(H)式中，Vf為自由行駛速度，kJaffl為交通堵塞時的最低密度，k。為流量最大時的密度的臨界值，l，m，b為常值參數(shù)；按照不同路段、畫出兩個三維相平面圖，第一個相平面以Φ(η+1)為法向坐標，分別以 Φ (η)和路段i作為平面坐標組成相平面坐標系；第二個相平面以σ (η)為法向坐標，分別以σ (η-1)和路段i作為平面坐標組成相平面坐標系；在不同參數(shù)、狀態(tài)、輸入條件下作相平面圖；當狀態(tài)變量Φ 趨于無窮時，說明第i個路段交通密度趨于飽和交通密度，產生交通擁堵；當狀態(tài)變量ο i趨于無窮時，說明第i個路段車輛平均速度趨于零，產生交通擁堵。
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問題。技術方案是在現(xiàn)有的模型的基礎上，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)擁堵或其它異常現(xiàn)象，為交通控制、決策提供基本依據，直接應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)先權日2011年6月2日
發(fā)明者史忠科 申請人:西北工業(yè)大學