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考虑若干问题的交通流流体力学建模和能耗分析
| 论文题名： | 考虑若干问题的交通流流体力学建模和能耗分析 |
| 关键词： | 交通流;流体力学;KdV方程;非线性密度波;能耗分析 |
| 摘要： | 随着科学技术的蓬勃发展，人们的生活质量日益提高，汽车保有量也在不断增加，城市道路基础设施的建设速度已经远远不能满足交通需求的增长速度，随之产生了交通拥堵、交通事故、环境污染以及能源过度消耗等一系列的交通问题。宏观交通仿真系统通过建立道路网络模型、双流模型对交通流整体形态进行仿真，利用仿真过程中非线性密度波的变化进行分析，进而研究交通流拥堵的形成机理。为分析交通流特性从而缓解交通拥堵等相关研究提供实验平台以及为打造交通强国的目标提供理论基础。 驾驶员特性、城市道路环境、车辆之间的相互作用以及车辆自身的技术性能等因素无时无刻都在影响道路交通的稳定性。所以本文根据交通系统的基本特性，对已有的模型进行改进，从宏观角度去研究交通流在驾驶员特性、道路条件和车辆技术等各类影响因素下的自稳效果。本文的主要工作如下：首先，结合驾驶员特性、道路条件和车辆技术等影响因素对全速度差模型进行合理的修正。在微观层面，考虑驾驶员特性和城市道路环境中的弯道和斜坡以及车辆电子节气门开角等因素对交通流的影响建立微观跟驰模型。利用宏微观模型之间的转化关系，提出新的流体力学模型。其次，在模型中加入小扰动并进行线性稳定性分析，得到模型中性稳定性条件和稳定区域。然后，通过非线性分析，推导出在稳定性曲线附近可描述交通流密度波的KdV方程及其解析解。最后，通过Matlab对模型进行仿真模拟。数值分析结果显示驾驶员特性和车辆之间平均场速度差效应既有助于提高交通流稳定性，还可以降低交通系统能耗。并且不同的道路条件和电子节气门角度也会对交通流的稳定性产生一定影响。 |
| 作者： | 王子豪 |
| 专业： | 港航技术与管理工程 |
| 导师： | 葛红霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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