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交通流瓶颈处的复杂动态特性研究
| 论文题名： | 交通流瓶颈处的复杂动态特性研究 |
| 关键词： | 交通流;复杂动态;元胞自动机;入匝道;自组织临界性;非线性动力学;交通堵塞 |
| 摘要： | 交通是和现代人类社会紧密相关的一个行业，交通的实测和理论研究也越来越受到人们的重视。如何充分有效的利用有限的交通资源，以科学的理论规划和指导交通，进一步的如何解决交通堵塞以及相应的环境污染问题，已经成为交通界乃至整个社会亟待解决的问题。 交通流理论不仅仅是一个工程问题，从它的复杂动态特性来说它更是一个物理问题。如何建立简单而有效的模型来模拟已知的交通流现象，进一步对新的现象做出预测，这一直以来就是交通流理论的目标。从另一方面来说，交通系统也是一种典型的远离平衡的自驱动粒子系统，其所呈现出来的非线性，自组织临界性，相变形为都是这类系统的典型特征。因此，研究交通需要统计物理，流体力学，非线性动力学等多种学科的交叉应用，具有深远的科学意义。 交通堵塞一直以来是困扰现代社会的发展，它不仅造成巨大的经济损失，而且也造成了环境污染等严重问题。而实际交通中，交通瓶颈往往是产生交通堵塞之主要原因，所以研究交通瓶颈处的复杂交通现象已经成为交通流研究之热门课题。而在众多交通瓶颈中，入匝道非常重要而且非常令人感兴趣，涌现出了各种不同类型的模型来描述它。 本文在综合分析以前关于入匝道系统的工作的基础上，研究了多入匝道系统匝道流量的最优化分配的问题。我们使用确定性的NS模型模拟主道和入匝道上车流的运行更新，目的是不仅要探讨匝道和主道的相互作用，同时也要考虑入匝道之间的相互作用。模拟显示，对于双入匝道系统，如果入匝道的总流量固定，只有当上游入匝道的流量比下游入匝道的流量高，而且符合一定的比例时，整个系统的通行能力才能达到最大。分析显示，并不是所有的条件下都存在流量的最优化分配，例如双入匝道系统相图有七个区域，而只在一个区域里才存在最优化分配。我们通过交通时空图的进一步研究揭示，之所以会存在流量最优化分配正是由于此时系统处于临界状态，系统参数对临界点的任何偏离都会导致通行能力的下降。对应于临界状态，在两入匝道之间的主道区域处出现了一个随机行走的激波。 |
| 作者： | 王巧鸣 |
| 专业： | 理论物理 |
| 导师： | 汪秉宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国科学技术大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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