專利名稱：：宏觀交通流粘滯模型穩(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粘滯模型穩(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(guó)際上很多國(guó)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(hào)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(shí)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(huì)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(cè)、交通環(huán)境綜合評(píng)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(duì)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(zhǎng)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。目前研究較多的一種模型是KAuhne于1984年提出如下類似于Navier-Stockes方程的粘滯非平衡Payne模型(見文獻(xiàn)R.D.Kiihne.Non-linearitystochasticsofunstabletrafficflow[C].InC.F.Daganzo(Ed),TransportationandTrafficFlowTheory.ElsevierSciencePublishers1994，367-386.)rdpd(pv)—+k^,=0dtdx「^dvdvVe[p{x,t)}-νC20dvd2v——+V——=e-+—5--+μ——rdtdxτρdxdx式中，ρ為平均密度，ν為平均速度，Ve[p(χ,t)]是平衡速度，τ為時(shí)間間隔，C0是常數(shù)，μ>0是粘滯系數(shù)當(dāng)μ=0時(shí)，該模型即為I^yne模型；與I^yne模型相比，模型在動(dòng)力學(xué)方程右端加入一形如粘滯流體的二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，即帶有粘滯系數(shù)μ的粘滯項(xiàng)//々，OX其作用在于消除Payne模型間斷解的影響，光滑Payne模型所包含的不連續(xù)性，使得模型能夠描述連續(xù)交通流。然而，上述模型不能直接給出交通擁堵條件，特別是在各種交通參數(shù)變化時(shí)直接給出交通擁堵問題的整體描述，使得交通系統(tǒng)研究工作者不便于直接使用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的模型權(quán)利要求1.一種宏觀交通流粘滯模型穩(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σ25+(“-/"2)嘗+σ字=0OtOXOXσ+對(duì)2(乂―σ]+σ2λυ=QOtpmTj_lοχχοχτ式中，η>0為狀態(tài)變量，σ>0為狀態(tài)變量，χ為位置，t為時(shí)間，τ為時(shí)間間隔，C(1是常數(shù)，μ>0是粘滯系數(shù)，vjil)為等價(jià)速度，Pm為交通擁堵時(shí)的飽和交通密度；根據(jù)建立的宏觀交通流模型，畫出兩個(gè)三維相平面圖，第一個(gè)相平面以#為法向坐Ot標(biāo)，分別以n和空間X作為平面坐標(biāo)組成相平面坐標(biāo)系；第二個(gè)相平面以￥為法向坐標(biāo)，dt分別以σ和空間χ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Π趨于無窮時(shí)，說明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趨于無窮時(shí)，說明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粘滯模型穩(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(huì)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(hào)G08G1/00GK102289931SQ20111014816公開日2011年12月21日申請(qǐng)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(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)