交通流理论基础论文
交通流理论结课论文
学号:交通流理论之梅苑路与物华道交叉口行人交通特性分析学生姓名班级成绩指导教师(签字)土木工程学院交通工程系2012年6月23日梅苑路与物华道交叉口行人交通特性分析摘要:在城市道路交通系统中,行人交通成为其重要组成部分,步行则是人类最原始然而又最基本的交通行为方式。
我国城镇人口密集,步行交通量很大,这是我国城镇交通特点之一。
无论交通工具多么方便,步行环境多么不好,人们步行的交通方式都不会消失,人们采取任何交通工具和任何目的的正常出行,其起、终点总少不了出行。
而行人一般都希望能自由自在、毫无顾忌地到达目的地。
行人大多数不熟悉交通法规,任何人不必通过法规考试就可以当行人;另一方面,行人对车辆遵守交通法规的要求和信赖却往往又过高,总想按自由自在的要求在街上行走。
在交通系统中,行人是弱者,最容易受到伤害,行人与车辆相撞难免非死即伤,因此交通管理应以保障行人安全为重。
英国学者布凯南在研究报告中指出:“一个人能否自由自在、东张西望地悠然地走路,对衡量一个城市的文明质量是非常有用的。
”现目前,我国是达不到这种境界了。
一、混合交通流特性我国城市道路是混合交通流,主要特点是交通主体多样,即有机动车流、非机动车流和大量的行人流。
交叉口是不同方向、不同类型交通流的交汇点,各种交通流在不同管理方式下的特性存在差异。
城市交叉口机动车流特性1.1信号交叉口(1)饱和车头时距分析(2)饱和流率分析(3)损失时间分析(4)冲突交通流(5)交叉口行车受阻时间1.2停车、让路标志交叉口交通流运行特性取决于冲突交通流及其间隙分布等情况。
(1)交通流向分析(2)交通流间隙的利用1.3 环形交叉口交通流特性(1)环道优先的合流特性(2)合流车辆和环道车辆的车速(3)合流车前后车头时距与合流位置的关系(4)合流车与干线车的速度差及其车头时距关系(5)环道上车头间隔的利用(6)交织段长度对通行能力的影响(7)交织段宽度对通行能力的影响2 交通量数据处理通过各种调查手段获得交通量原始数据后,经分析处理得到以下结果:(1)混合交通量换算为当量交通量。
现代交通运输中的交通流理论和控制技术研究
现代交通运输中的交通流理论和控制技术研究随着人口增长、城镇化进程快速发展和经济全球化的加速,交通拥堵成为城市发展中错综复杂的问题之一。
近年来,尤其是数字化、网络化技术的快速发展,交通运输行业逐步进入智能化时代。
在这种趋势下,交通流理论和控制技术研究愈发重要。
交通流理论交通流理论是指研究交通运输系统中车辆和行人运动规律、系统性能和影响因素的一门学科。
其中,交通流是指在一定地理空间中,由车辆或行人组成的运动线的集合,反映了车辆和行人在路段、交叉口、路网中的运动状态。
交通流理论的重要性在于,可以通过对交通流的分析、识别和预测,提出更有效的交通规划和管理策略。
因此,交通流理论已经成为交通运输领域中的一个重要研究领域。
交通流理论的基础是数学模型和数据分析。
作为数学模型的基础,交通流理论关注车流量、速度和密度的关系,以及车流的演化和稳定性等问题。
研究者通过测量现场实际数据,并通过建立数学公式模拟交通流,分析交通流的细节和特征,为实践提供基础的建议和决策。
当前,交通流理论已经广泛应用于交通运输的各个方面,如路段设计、信号控制、逆向规划等。
例如,已经存在的平衡交通流模型(Equilibrium Traffic Flow Model),可以适用于交通网络调整、交通管理等情况中,进行运输系统的均衡优化。
而Driv-Qui项目是针对车辆行驶行为的一个实时数据采集系统,该项目主要目标是获取车辆的速度、方向和位置信息,并传递到用户的移动设备上,以便用户更好地规划和选择路线。
交通控制技术研究随着城市规模的扩大,车辆和行人的数量不断增加,交通流密度越来越大。
为了解决交通拥堵和安全问题,交通控制技术逐渐成为了研究的重点。
交通控制技术主要是指在特定路段、交叉口,或整个交通网络中,进行控制和调度,以实现运输系统的故障修复、拥堵缓解等目标的措施。
交通控制技术研究主要有以下几个方面:1.数字化和网络化在数字化和网络化的背景下,现代交通控制技术趋向于网络化和智能化。
交通流理论——精选推荐
交通流理论发展概述摘要:对已有交通流理论研究内容作了归纳总结。
强调指出现有交通流理论存在较大的缺陷和不足,影响了实际应用效果。
对近年来交通流理论的进展进行了较全面的综述,以作为进行新的交通流理论研究的基础;最后预测了交通流理论的发展方向,认为应该以系统科学的新方法去推动交通流理论的新发展。
关键词:交通流理论,交通流,系统1 引言交通流理论是运用物理和数学的定律来描述交通特性的一门边缘学科。
它的应用能更好地解析交通现象及其本质,使道路发挥最大功效。
作为交通工程学的基础理论,多年来交通流理论广泛应用于交通运输工程的许多研究领域。
交通运输系统是一个复杂的大系统, 随着经济发展及城市之间社会交往与经济贸易日渐频繁[1],交通需求发生了前所未有的迅速增长,加之我国人口稠密, 交通设施原本落后,以及作为发展中国家工业化过程中的机动车高增长率使交通供不应求的矛盾日益尖锐。
另一方面, 我国特有的行人、非机动车和机动车三元混合交通流构成与相对落后的交通流组织、管控之间的矛盾也愈发突出。
此两方面相互影响, 共同导致严重的交通拥挤和堵塞。
目前,解决交通拥塞的主要方法有二: 一是在“硬件”方面,加强交通基础设施建设,新建道路、立交或对现有的道路网络进行改造以增加通行能力;二是在“软件”方面,对交通流进行科学的组织与管控, 充分发挥现有交通网络的通行潜力, 最大程度上使交通流做到有序流动。
比较而言,方法二所需投资较少,在短时间内(一定条件下)可望取得一定的实效。
然而令人遗憾的是,上述解决方法仍未在实际中取得明显的成功,这不能不引起人们深入的反思。
究其原因,一是在实践方面,由于交通系统是一个复杂的大系统,任何单一层次、几种方法的简单集成都难以解决交通不畅这一“顽症”,必须采用系统工程的思想和方法, 通过科学、系统的综合治理来加以解决。
另一方面,目前解决交通拥塞所基于的交通流理论及由此衍生的管控方法存在严重的缺陷,亟需发展更加有效的、更能在本质上反映实际交通特性的交通流理论,以指导交通流组织管控实践。
交通流理论结课论文
交通流理论结课论文学号:交通流理论之梅苑路与物华道交叉口行人交通特性分析学生姓名班级成绩指导教师(签字)土木工程学院交通工程系2012年6月23日梅苑路与物华道交叉口行人交通特性分析摘要:在城市道路交通系统中,行人交通成为其重要组成部分,步行则是人类最原始然而又最基本的交通行为方式。
我国城镇人口密集,步行交通量很大,这是我国城镇交通特点之一。
无论交通工具多么方便,步行环境多么不好,人们步行的交通方式都不会消失,人们采取任何交通工具和任何目的的正常出行,其起、终点总少不了出行。
而行人一般都希望能自由自在、毫无顾忌地到达目的地。
行人大多数不熟悉交通法规,任何人不必通过法规考试就可以当行人;另一方面,行人对车辆遵守交通法规的要求和信赖却往往又过高,总想按自由自在的要求在街上行走。
在交通系统中,行人是弱者,最容易受到伤害,行人与车辆相撞难免非死即伤,因此交通管理应以保障行人安全为重。
英国学者布凯南在研究报告中指出:“一个人能否自由自在、东张西望地悠然地走路,对衡量一个城市的文明质量是非常有用的。
”现目前,我国是达不到这种境界了。
一、混合交通流特性我国城市道路是混合交通流,主要特点是交通主体多样,即有机动车流、非机动车流和大量的行人流。
交叉口是不同方向、不同类型交通流的交汇点,各种交通流在不同管理方式下的特性存在差异。
城市交叉口机动车流特性1.1信号交叉口(1)饱和车头时距分析(2)饱和流率分析(3)损失时间分析(4)冲突交通流(5)交叉口行车受阻时间1.2停车、让路标志交叉口交通流运行特性取决于冲突交通流及其间隙分布等情况。
(1)交通流向分析(2)交通流间隙的利用1.3 环形交叉口交通流特性(1)环道优先的合流特性(2)合流车辆和环道车辆的车速(3)合流车前后车头时距与合流位置的关系(4)合流车与干线车的速度差及其车头时距关系(5)环道上车头间隔的利用(6)交织段长度对通行能力的影响(7)交织段宽度对通行能力的影响2 交通量数据处理通过各种调查手段获得交通量原始数据后,经分析处理得到以下结果:(1)混合交通量换算为当量交通量。
交通流论文
数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛的题目是:交通流问题我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):中南大学参赛队员(打印并签名) :1. 李浩2. 张晓勇3. 蒲云斌指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期: 2007 年 8 月 9日交通流问题摘要本文对一些交通问题进行了分析和讨论并建立了一些模型并求解。
首先我们对车辆的密度计算问题进行了分析和讨论,然后证明了有关公路上车辆数的变化率的一个关系,接下来给出两辆车的车速和距离的估计方法,又用数据拟合的方法建立了车辆密度——车速、车辆流量——密度的关系模型,并计算了林肯隧道的容量,针对问题一,我们选取了多个区间计算了车辆的密度,由结果可知车辆的密度依赖于测量区间的选取。
针对问题二,我们先引用资料(见附录<1>)中的车辆守恒方程,又由车辆密度、流量及速度的关系式得到了关系式(3),后用利用复合函数的微分法则给出了(4),最后利用前面所得关系证明了题中所给关系式。
针对问题三,我们前提出了车辆匀速运动的假设,通过距离、速度和时间之间的关系,求出两辆车的速度,并表示出它们之间的距离随时间变化的函数关系式。
针对问题四,我们先分析了原有数据,后用数据拟合的处理方法建立了密度随速度变化的关系模型,用题中数据拟合给出了密度随速度变化的关系式,又在此基础上又由流量、密度与速度关系推测出流量随密度变化的关系模型,用题中数据经处理后拟合得到了流量随密度变化的关系式,并计算了林肯隧道的容量。
交通流理论及其在高速公路中的应用研究
1、收集高速公路历史拥堵数据、路况信息、驾驶员行为等数据; 2、对数据进行预处理和特征提取,将其转化为适用于模型输入的格式;
3、利用多种机器学习算法对数据进行训练和模型调优,提高拥堵预测的准 确性;
4、结合交通流理论,构建适用于高速公路拥堵预测的数学模型;
5、通过实地测试和对比分析, 评估模型的可行性和实用性。
六、结论与展望
本次演示提出了一种基于交通流理论的高速公路安全预警系统关键技术研究, 通过对某高速公路的实验验证了该系统的有效性和可靠性。该系统的实现对提高 高速公路的安全性具有重要意义,能够有效地预防交通事故的发生。
展望未来,我们将进一步深入研究交通流理论在高速公路安全预警系统中的 应用,提高系统的预测准确率和可靠性;将研究如何将智能技术、物联网技术等 应用到系统中,以实现更加智能化、高效化的高速公路安全预警。另外,我们也 希望未来能够进一步推广该系统,使其在更多的高速公路上得到应用,从而为提 高我国道路交通安全做出更大的贡献。
2、软件设备选型:主要包括数据采集软件、数据处理软件和模型训练软件。 数据采集软件负责从路段检测设备中获取实时交通数据;数据处理软件对采集到 的数据进行清洗、分析和预测;模型训练软件则根据历史数据和实时数据对预测 模型进行训练和优化。
3、数据传输通道设计:数据传输通道应具备实时性、稳定性和可靠性,以 确保系统数据的准确性和及时性。可以采用光纤通道或无线通信网络实现数据传 输,同时考虑数据加密和容错机制以保障数据的安全性和稳定性。
自上世纪初交通流理论的提出以来,经过众多学者的研究和改进,该领域已 经取得了显著的进展。现有的交通流理论主要包括基于车辆跟驰模型的理论、基 于流量守恒模型的理论和基于元胞自动机模型的理论等。然而,这些理论在高速 公路拥堵问题中的应用仍存在一定的局限性。具体表现在以下几个方面:
交通工程毕业论文
交通工程毕业论文交通工程作为一门综合性学科,其研究领域广泛,涉及道路设计、交通规划、交通流理论、交通控制与管理等多个方面。
本文旨在通过分析当前交通工程领域的发展趋势,探讨交通工程在现代城市交通管理中的应用,并提出相应的改进措施。
通过对交通工程理论的深入研究,结合实际案例分析,旨在为城市交通规划和交通管理提供理论支持和实践指导。
随着城市化进程的加快,城市交通问题日益突出。
交通拥堵、交通事故频发、环境污染等问题严重影响了城市的可持续发展。
因此,如何有效解决这些问题,提高城市交通系统的运行效率,成为了交通工程领域的重要课题。
首先,交通工程在道路设计方面发挥着重要作用。
合理的道路设计能够提高道路的通行能力,减少交通拥堵。
例如,通过优化交叉口设计,增加车道数量,设置专用车道等措施,可以有效提高道路的通行效率。
同时,道路设计还应考虑到行人和非机动车的通行需求,确保交通系统的公平性和安全性。
其次,交通规划是交通工程的重要组成部分。
通过科学的交通规划,可以预测交通需求,合理分配交通资源,优化交通网络结构。
在进行交通规划时,应充分考虑城市的经济发展、人口分布、土地利用等因素,以实现交通系统的可持续发展。
交通流理论是交通工程的理论基础之一。
通过对交通流的分析,可以了解交通流的分布规律,预测交通流的变化趋势,为交通控制和管理提供理论依据。
例如,利用交通流理论,可以设计出更加合理的交通信号控制策略,减少交通拥堵,提高道路的通行效率。
交通控制与管理是交通工程的实际应用领域。
通过有效的交通控制和管理,可以提高交通系统的运行效率,减少交通事故,保护环境。
例如,通过设置交通信号灯、交通标志、交通标线等交通控制设施,可以引导交通流的合理分布,减少交通事故的发生。
最后,随着科技的发展,智能交通系统在交通工程中的应用越来越广泛。
智能交通系统通过集成先进的信息技术、通信技术、控制技术等,可以实现对交通系统的实时监控和管理,提高交通系统的运行效率。
城市交通规划中的交通流理论研究
城市交通规划中的交通流理论研究随着城市化进程的加快,城市交通问题日益凸显。
而解决城市交通问题的关键在于科学合理地进行交通规划。
交通规划是指根据城市特点和需求,制定出科学有效的交通布局和交通流动方案,以实现城市交通系统的有序运行。
而交通流理论的研究就是为了更好地进行交通规划提供理论支持。
一、交通流理论的基本概念交通流是指在一定时间和空间内,通过某一交通设施或者交通网络的车辆、非机动车以及行人的流动。
交通流理论是研究交通流量、速度和密度之间关系的科学,其目的是为了解决交通拥堵、提高交通效率。
主要研究交通各要素的相互关系和交通流的动态特性。
二、交通流理论对交通规划的重要性交通规划旨在通过科学规划,优化道路、交通枢纽等交通设施的布局,有序引导交通流的运行。
在规划过程中,交通流理论发挥着重要作用。
首先,它可以帮助规划者了解城市交通状况,根据数据分析得出交通流量、速度、密度等重要指标。
其次,交通流理论可以预测未来的交通发展趋势,从而指导交通规划的长远布局。
最后,交通规划者还可以根据交通流理论的研究成果,通过制定交通管理措施,来改善城市交通状况。
三、影响交通流的因素交通流受到多种因素的影响,主要包括交通设施、交通需求、交通管理等。
首先,交通设施的布局和设计直接影响交通流的畅通与否。
例如,合理规划道路布局和建设交通枢纽可以提高道路容量和交通效率。
其次,交通需求是交通流的重要推动力。
人们的出行需求会决定交通流的规模和规律。
最后,交通管理是调控交通流动的重要手段。
通过合理的信号灯设置、车辆限制等管理措施,可以减少交通拥堵,提高交通运行效率。
四、交通流理论的研究方法在交通流理论的研究中,常用的方法包括实地观测、模型建立和仿真实验。
实地观测是通过监测交通流量、速度和密度等指标,以获取现实数据进行分析。
模型建立则是抽象出交通流的数学模型,通过模型推演和计算,预测交通流的规律性。
仿真实验是利用计算机技术,通过模拟交通情景进行虚拟实验。
交通流理论的研究与应用
交通流理论的研究与应用随着城市发展和人口增加,交通问题逐渐凸显出来。
城市交通拥堵已经成为一个共识,而解决交通问题的首要途径就是交通流理论。
交通流理论是运用物理学与数学的规律来研究交通运输系统中车辆、行人和交通信号等因素的运动规律,以及交通系统的综合效益和问题的预测,为实现城市交通优化提供理论支持。
另外,交通流理论还包括信号控制理论、交通事故和事故预测、交通调度和管理、交通建设和维护等内容。
第一部分:交通流理论基础交通流理论首先需要研究的是交通流本身。
交通流可以看作是一种具有时间和空间特征的物理现象,它包含的主要特征有流量、密度和速度等。
通过对这些主要特征的研究,可以得出一些重要的结论,例如:交通流量的增加会导致交通拥堵的恶化,不同速度的车辆会造成交通流的不稳定等。
其中,最重要的参数是密度,它描述了道路上的车辆数量。
密度的变化会导致流量和速度的变化。
例如,在一个道路容量已满的情况下,增加车辆的密度会导致速度的降低,从而导致更多的车辆进入道路,最终导致拥堵。
第二部分:交通流控制方法交通流控制是交通流理论的重要应用之一。
交通流控制的目的是维持道路交通的高效、安全和顺畅,减少交通事故的发生。
常用的交通流控制方法主要有:信号控制、交通管理和调度以及道路设施优化等。
这些方法的应用可以减少交通拥堵并优化交通效率。
例如,在繁忙的路口设置交通信号灯,就可以减少车辆的堆积并缓解交通拥堵,提高路口的通行效率。
第三部分:交通流预测与仿真交通流预测是指通过对当前交通状态的分析,来预测未来的交通情况。
这一预测过程需要使用到数学模型和仿真技术。
仿真技术是交通流理论应用的常用工具之一,可以通过对实际道路交通的分析来模拟不同交通流量、密度和速度下的交通状况,为制定有效的交通安全策略和政策提供了科学依据。
通过仿真方法,可以有效地解决交通拥堵、交通事故、交通信号优化以及交通规划等问题。
总之,通过对交通流理论的研究并结合实际应用,可以制定出更加科学的交通管理政策,保障城市的交通安全和高效运行。
高速公路交通流理论研究及控制策略分析
高速公路交通流理论研究及控制策略分析随着汽车拥有量的不断增加和城市化进程的加速,高速公路交通流问题日益凸显。
因此,研究和探索高速公路交通流理论及其控制策略成为了当前交通领域的一个热点话题。
本文将从交通流理论、交通流控制策略两方面进行分析和探讨。
一、交通流理论1. 定义和特点交通流是指一定时期内在某个交通网络中通过某个断面或者道口的车辆的数量和通过速率的变化规律。
高速公路交通流的特点是车速较高、车辆密度大,交通需求与交通容量具有一定关系,同时存在着交通流的不稳定性、异质性和非线性等问题。
2. 基本参数和指标高速公路交通流的基本参数包括车辆密度、车速、车流量和车道状况等。
车辆密度是指单位时间内通过道路某给定点的车辆数量,通常以车辆数/公里表示;车速是指车辆通过指定路段的平均速度,通常以公里/小时表示;车流量是指单位时间内通过某给定点的车辆数,通常以辆次/小时表示;车道状况是指车辆行驶过程中所采取的车道选择情况,通常是沿着最短路径驶入最佳车道,然后根据实际交通情况进行车道调整。
3. 交通流模型为了更好地描述和分析高速公路交通流的运行状态和特点,人们提出了多种交通流模型。
最早的交通流模型是微观模型,在当时由于计算资源有限,运用范围有限。
随着时代的变迁,人们相继研究了更高级别的交通流模型,如宏观模型和混合模型等。
其中,宏观模型是在以车流量、车速和车道状况为基础来研究交通流的。
交通流的状态可用宏观变量来描述,常用的包括密度、速度和流率等参数。
宏观模型比微观模型计算量要少得多,但是它们的精度相对较低。
混合模型是微观和宏观模型的结合,它能够同时兼顾每辆车的运动轨迹和流场形态的演变规律,因此精度要高于纯宏观模型。
二、交通流控制策略1. 定义和目的交通流控制策略是指根据实际需要,通过各种手段控制和调整高速公路交通流,以提高交通效率、保证行车安全和减少交通拥堵。
交通流控制策略的目的是在不改变高速公路交通容量的前提下,使交通流维持在无拥堵的状态,以满足汽车运行的需要。
交通理论研究论文
交通理论研究论文交通理论研究论文交通理论方面的研究对于交通行业的发展有着重要的影响作用。
下面就随小编一起去阅读交通理论研究论文,相信能带给大家启发。
交通理论研究论文一[摘要]本文结合自身工作实际,针对交通行业农村公路建设工程量大、建设周期长、资金投入量大及流动频繁等特点,就农村公路资金监管的必要性和重要性进行了阐述分析,并提出具体的操作过程和手段,对农村公路建设资金的监管具有十分重要的指导作用。
论文关键词:农村公路建设,资金管理,监管措施一、规范农村公路建设资金的管理,是服务社会主义新农村建设的客观需要。
农为邦本,农业是关系国民经济持续健康快速发展的战略产业。
德州是农业大市,“三农”工作在全局中的地位极其重要,可以说,没有农村和农民的小康,就没有全社会的小康。
实施农村公路改造,是巩固基层政权,构建和谐社会的重大举措。
农村公路改造工程的实施,使广大群众切身感受到党和政府的温暖,可以大大提升党和政府在人民群众中的威信,促进农村经济发展和农村社会的和谐稳定。
二、加强农村公路建设资金的监管,是提高资金使用效益的重要途径。
通过农村公路财务管理工作的规范化、制度化建设,可以强化财务管理的监督约束机制,保障农村公路资金的健康安全运行,及时有效的防范不正之风和腐败现象的发生,切实把农村公路财务管理提高到一个新的水平。
直接把资金支付给施工单位,减少了资金拨付环节,提高了资金使用效率,有效防止了项目单位层层截留、挤占、挪用项目资金,杜绝了施工单位拖欠施工款的问题。
农村公路建设必须加强财务管理,改进管理手段通过管理出成效、促发展,进一步加强资金管理,使有限的资金发挥最佳的使用效果,产生最大的社会效益。
同时,我市也形成了独特的“德州模式”,既有效确保了工程质量,又有效确保了工程建设资金的安全、高效运营,提高了资金使用效益。
一、延伸发展项目法人制度,为加强工程建设资金管理奠定制度基础德州市属平原地区,在公路建设中基本没有就地取材的优势,砂石料、石灰、沥青等主要原材料都依赖长途运输,按照四级路的路面结构标准,平均每公里的路面工程造价在12至14万元左右,除了省交通厅每公里补助的7万元(德城区每公里4万元)外,需地方每公里再配套5至7万多元。
混合交通流理论模型构建与应用研究论文
混合交通流理论模型构建与应用研究摘要在桥梁设计的研究领域中,主要以结构体系、受力性能的研究为主,对车辆荷载及其效应的研究相对较少。
由于通过桥梁的车辆种类组成、行驶特征、荷载特性等方面都具有很强的随机性,导致运营车辆产生的荷载效应模拟非常复杂。
交通流理论在描述车辆特性、行驶特征等方面较为成熟,本文引入交通流理论,力图更好地模拟分析运营车辆产生的桥梁荷载效应。
首先,在对混合交通参数分析的基础上,考虑超车换道流率,引入由沿程阻力和局部阻力两部分组成的粘性阻力项,建立了车型比例与粘性系数的函数关系;基于流体动力学车流模型以及车辆跟驰模型,提出了一种流体动力学车流模型。
在此基础上,求解了新模型的特征根,分析了平衡方程的超车换道率,进而构造了所建模型的差分格式,对速度和密度进行离散,分析了车流参数随时空的变化过程。
最后,将混合交通流动力学模型与蒙特卡洛法相结合,在实测交通流量、车速、车型比例、轴距以及轴重等参数统计数据的基础上,运用MATLAB程序建立交通流参数的随机数组,计算了随机车流作用下的典型桥梁的运营车辆荷载效应。
关键词:交通流;跟驰模型;超车换道AbstractIn the field of bridge design, researches are mainly on the structural system and the mechanical properties, but relatively small on vehicle load and its effect. Due to the types, driving characteristics and load characteristics of the vehicles through bridge is random, the simulation of the load effect of operating vehicles is very complex. The traffic flow theory is quite mature in the description of the vehicle characteristics and driving characteristics. This paper introduces traffic flow theory to better simulate and analyze the effect of bridge load by operating vehicles.First, based on the analysis of the mixed traffic parameters, established the function of model proportion and viscosity coefficient. Considering the flow rate of overtaking and lane changing, introduced the viscous drag force composed of the resistance along the way and local resistance; a fluid dynamic traffic model is proposed based on fluid dynamic traffic model and vehicle following model. On this basis, this research solved the characteristic roots of the new model, analyzed the overtaking rate of the balance equation, and then constructed the difference scheme of the model. On this paper, the author analyzed the changing of traffic parameters over time and space by discrete the velocity and the density. Finally, combined the mixed traffic flow dynamics model with the Monte Carlo method, then applied the MATLAB program to establish traffic flow parameters random array and calculate the vehicle load effects under random traffic of typical bridges based on the measured traffic flow, speed, vehicle model ratio, wheelbase and axle load and other parameters statistics.Keywords: traffic flow; following model; overtaking目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)CONTENTS (V)第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外交通流理论研究现状 (4)1.2.1 国外研究现状 (4)1.2.2 国内研究现状 (6)1.3 本文研究的内容 (7)第二章连续交通流模型 (8)2.1 连续交通模型 (8)2.1.1 连续性假设和比拟 (8)2.1.2 连续性方程 (9)2.1.3 运动微分方程 (11)2.2 交通流参数关系 (17)2.3 本章小结 (22)第三章混合交通流动力学模型的构建 (23)3.1 交通流特性 (23)3.1.1 人的交通特性 (23)3.1.2 车辆的交通特性 (23)3.1.3 道路的交通特性 (25)3.1.4 混合车流的形成 (25)3.2 车辆折算系数 (28)3.2.1 车辆折算系数的定义 (28)3.2.2 车辆折算系数的一般计算方法 (29)3.3考虑前后车速度的车辆跟驰模型 (30)3.3.1 车辆跟驰模型分析 (30)广州大学硕士学位论文3.3.2 线性模型推导过程中的不足 (32)3.4 粘性阻力与粘性系数 (32)3.4.1 粘性阻力 (32)3.4.2 粘性系数 (35)3.5 平衡函数 (36)3.6 新的动力学方程 (37)3.7 本章小结 (39)第四章混合交通流的参数关系分析 (40)4.1 特征线方程与特征根 (40)4.2 混合交通流参数之间的关系 (42)4.3 离散化模型 (46)4.4 算例 (49)4.5 本章小结 (52)第五章运营车辆荷载效应的模拟分析 (53)5.1 交通流各参数的分布规律 (54)5.2 车辆荷载效应模拟 (54)5.3 算例 (61)5.3.1 流量1000辆/h时的荷载效应 (61)5.3.2 流量1500辆/h时的荷载效应 (62)5.3.3 流量2000辆/h时的荷载效应 (62)5.4 本章小结 (63)第六章结论与展望 (64)6.1 论文总结 (64)6.2 研究工作展望 (64)参考文献 (66)攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目 (71)发表论文 (71)参与科研项目 (71)致谢 (72)ContentsContentsABSTRACT IN CHINESE (I)ABSTRACT IN ENGLISH (II)CONTENTS IN CHINESE ................................................................................................... I II CONTENTS IN ENGLISH ................................................................................................... V I CHAPTER 1 PREFACE (1)1.1 Background and Significance (1)1.2 Domestic and international traffic flow theory Research (4)1.2.1 Research abroad (4)1.2.2 Domestic research (6)1.3 This paper studies the content (7)CHAPTER 2 THE CONSECUTIVE TRAFFIC FLOW MODEL (8)2.1 Continuous traffic model (8)2.1.1 Continuity assumptions and unmatched (8)2.1.2 Continuity equation (9)2.1.3 Differential equations of motion (11)2.2 Traffic flow parameters relations (17)2.3 Chapter Summary (22)CHAPTER 3 MIXED TRAFFIC FLOW CHARACTERISTICS (23)3.1 Traffic flow characteristics (23)3.1.1 Traffic characteristics (23)3.1.2 Traffic characteristics of the vehicle (23)3.1.3 Road traffic characteristics (25)3.1.4 The formation of mixed traffic flow (25)3.2 Vehicle conversion coefficient (28)3.2.1 The definition of vehicle conversion coefficient (28)The dissertation of 2010 Grade Master of Guangzhou University3.2.2 General method of calculation of the conversion coefficient of the vehicle (29)3.3 Consider before and after the car speed car-following model (30)3.3.1 Car-following model analysis (30)3.3.2 Deficiencies in the derived process of linear model (32)3.4 Viscous resistance and viscosity coefficient (32)3.4.1 Viscous resistance (32)3.4.2 Viscosity coefficient (34)3.5 Balanced Functions (35)3.6 New kinetic equation (37)3.7 Chapter Summary (39)CHAPTER 4 RELATIONSHIP ANALYSIS OF MIXED TRAFFIC FLOW PARAMETERS (40)4.1 Characteristic equation characteristic roots (40)4.2 Relationships of mixed traffic parameters (42)4.3 Discrete Models (46)4.4 Examples (49)4.5 Chapter Summary (52)CHAPTER 5 OPERATION SIMULATION ANALYSIS OF VEHICLE LOAD EFFECT (53)5.1 Traffic flow distribution of parameters (54)5.2 Vehicle load effect simulation (54)5.3 Examples (61)5.3.1 Load effect at the flow rate of 1000 veh/ h (61)5.3.2 Load effect at the flow rate of 1500 veh/ h (62)5.3.3 Load effect at the flow rate of 2000 veh/ h (63)5.3 Chapter Summary (65)CHAPTER 6 CONCLUSION AND OUTLOOK (66)Contents6.1 Paper summarizes (66)6.2 Research outlook (66)REFERENCES (68)PUBLISHED PAPERS AND ENGAGED RESEARCH PROJECTS (71)Published papers (71)Engaged research projects (71)ACKNOWLEGEMENT (72)第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景及意义交通运输的发展程度是衡量一个国家综合实力的重要标志之一。
交通运输工程中的交通流理论分析
交通运输工程中的交通流理论分析随着城市化进程不断加快,城市中的交通流量也在不断增加。
因此,在设计和规划城市交通基础设施时,需要运用交通流理论,对实际情况进行分析和预测,以保证城市交通运行的顺畅和安全。
一、交通流理论的概念和应用交通流理论是指对道路、铁路和水路等交通运输工程中的交通流动和流态的系统性和科学性研究。
其目的是分析和描述交通流的特征及其运动规律,以便合理设计交通基础设施,并对城市交通进行规划和管理。
交通流理论是交通工程学科中的一个重要分支,涉及的学科范围广泛,包括交通动力学、交通规划、交通运输经济学、交通安全等多个方面。
在实际应用中,交通流理论具有广泛的应用价值。
比如,在城市交通规划和设计阶段,可以通过交通流理论的分析和预测,确定市区交通网络的拓扑结构和交通组织形式,优化道路交通信号系统和公共交通网络等;在交通管制和安全管理方面,可以根据交通流理论的结论和分析结果,对交通流进行管制和疏导,控制交通流量并降低事故发生率。
二、交通流理论的基本模型交通流理论的基本模型主要有以下几种:密度流量模型、速度流量模型、加速度模型。
1. 密度流量模型密度流量模型是指通过测定相邻车辆间的间距和车辆密度等参数,推算出交通流量的模型。
该模型的基本假设是车辆相互独立行驶,交通流安全且无阻塞,因此适用于交通流量较小、流量变化较缓慢的环境中。
2. 速度流量模型速度流量模型是指根据车辆的速度和流量推算出车道的状态和交通流动情况的模型。
该模型的基本假设是车辆速度相对均匀,交通流受到阻塞和拥堵的影响。
3. 加速度模型加速度模型是在考虑车辆加速度、延误等因素的基础上,对交通流速度进行对数方程描述的模型。
三、各种不同交通流模型的特点和适用范围不同的交通流模型适用于不同的交通工程场景。
例如,密度流量模型适用于较小的路段,比如停车场、小区出入口等;速度流量模型适用于城市繁忙的道路;加速度模型适用于求解车辆的延误时间和交通拥堵的影响。
交通流理论与交通控制技术研究
交通流理论与交通控制技术研究近年来,随着城市规模的扩大和人口的增加,交通问题成为了城市发展中不可避免的难题。
交通拥堵、交通事故时有发生,给人们的生产和生活带来了极大的影响。
为了有效解决这一问题,交通流理论和交通控制技术的研究成为了当今的热点。
一、交通流理论的概念和研究内容交通流理论是交通运输领域的一个重要分支,是研究车辆在道路、铁路、水路上运输过程的规律性和特征的一门科学。
其基本研究内容包括车辆的空间运动规律、车辆与路段之间的相互作用、车流的动力学模型、交通流的模拟与优化等方面。
在交通流理论的研究中,通过对车辆运动特性的数学建模和仿真模拟分析,可以深入研究交通运输系统的性能和特点。
其中,交通流参数是交通运输系统中最为直观的指标,例如交通流量、速度、密度、容量等指标,可以反映出道路通行情况的好坏。
二、交通控制技术的作用和发展交通控制技术是应用于公路、城市道路、隧道、桥梁等交通运输设施,通过建立交通控制策略、交通设施改善与优化建设、信息管理等手段,来实现交通流畅、安全和高效的管理手段。
交通控制技术的基本任务是保证大批量交通流的安全、高效、便捷和低成本。
目前,存在一些成熟的交通控制技术,例如交通信号控制、波浪状车道、虚拟分道、公共交通优先等。
这些技术的应用可以有效缓解交通拥堵,提高道路通行能力和运行效率。
交通控制技术的发展主要呈现以下趋势:一是数字化和智能化,通过信息技术和人工智能等技术手段,实现交通控制的全面数字和智能化。
二是综合化和系统化,通过建设交通运输综合信息平台、综合控制平台等综合化系统来提高交通工作的综合协调能力和决策水平。
三是人性化和服务化,通过满足人民群众的出行需求,以人为本来提高交通工作的服务质量。
三、交通流理论和交通控制技术的结合交通流理论和交通控制技术在交通领域起着至关重要的作用。
通过建立交通流理论模型和优化模拟仿真系统,可以为交通控制提供科学依据和技术支持。
同时,交通控制技术的不断创新和发展,也为交通流理论的研究提供了更多的实验数据和案例分析。
高速公路交通流理论及其应用研究
高速公路交通流理论及其应用研究一、前言高速公路是一种重要的交通工具,连接了城市和城市之间,方便人们的出行。
高速公路交通流理论是对高速公路交通重要问题的研究,通过对交通流规律的探究,能够更好地改进和管理高速公路的交通状况,以提高交通效率,保障交通安全,对我国的经济发展和社会进步具有重要的意义。
二、高速公路交通流理论基础高速公路交通流理论基于车辆的行驶速度、密度、流量等因素,首先需要确定这些因素的定义。
速度是指车辆通过某一点的时间与车辆所通过路段的长度之比,单位为 km/h。
密度为单位时间内通过一定横截面积内的车辆数量,单位为辆/公里。
流量是指通过单位时间内通过横截面积的车辆数量,单位为辆/小时。
在高速公路上,不同速度的车辆组成了交通流,交通流受到这三个因素的影响。
若车辆数目过多,车流的密度将增大,导致速度下降,效率下降;若车辆速度过快,车流的密度会受到限制,路面会变得拥挤,也会影响交通效率。
因此,交通流的稳定性与同时的车流密度、速度以及流量极为相关。
以此为基础可以推导出高速公路道路交通流模型,这些模型通常是基于微观或宏观的交通流数学模型建立的,这些模型有助于我们更好地管理和控制交通流。
三、高速公路交通管理高速公路交通管理是保障交通安全和提高交通效率的重要手段。
高速公路交通管理涉及诸多方面,包括车流调度、事故处理、路面维护等。
车流调度是通过选择合适的时间段和路线来平衡交通流量,减少交通拥堵的现象。
事故处理涉及快速处理交通事故,减少交通堵塞的时间和影响。
路面维护包括对路面、交通标志、车行道等的日常检修和维护,以保障道路的畅通和安全。
其次,在高速公路交通管理中,道路设计是非常关键的一方面。
道路设计需要考虑高速公路的标准,包括车道的数量和宽度、路面的情况、交通标记的设计等,以保障行车安全和流畅。
此外,还需要注意,道路设计需要考虑未来车辆和交通流量的变化情况,为未来的交通发展留有足够的空间和容量。
四、高速公路交通流实例分析以江苏省镇江市至扬州市段高速公路为例,对实际的交通流进行分析,在不同道路条件和车流量下,高速公路的速度、密度和流量均有所不同。
交通流理论基础论文
交通流理论基础论⽂Foundations of Traffic Flow Theory I:Greenshields’ Legacy – Highway TrafficProf. Dr. Reinhart D. KühneGerman Aerospace Center, Transportation Studies, Berlin, Germany1. HistoryThe first beginnings for traffic flow descriptions on a highway are derived from observations by Greenshields, firstly shown to the public exactly 75 years ago (Proc. of the 13th Annual Meeting of the Highway Research Board, Dec. 1933). He carried out tests to measure traffic flow, traffic density and speed using photographic measurement methods for the first time. A short look on his CV shows that Greenshields started his career as traffic engineering scientist with this publication which leads to a PhD-thesis at the University of Michigan in 1934.Bruce D. Greenshields-born in Winfield, Kansas; grew up in Blackwell, Oklahoma-graduate of University of Oklahoma; earned Masters Degree in CivilEngineering Univ. of Michigan-1934 Doctorate in Civil Engineering from University of Michigan-taught at different Universities-wrote numerous articles on traffic behavior and highway safety-pioneer in the use of photography relating to traffic matters andin applying mathematics to traffic flow-invented the…Drivometer“-1956 joined the University of Michigan faculty and was ActingDirector of the Transportation Institute there-1966 retirement-then returned to Washington and was a traffic consultant tovarious federal agencies-Dr. Greenshields received the Matson Memorial Award in 1976Fig. 1.: CV of Bruce Douglas GreenshieldsHow Greenshields performed the measurements is shown in the attached figure 2. From his original paper we read: “The field method of securing data was quite simple.A 16mm simplex movie camera was used to take pictures. An electric motor driven by an automobile storage battery operated the camera with a constant time interval between exposures. Figure 1 shows the camera with the motor attachment. Varying the voltage by changing the battery terminals controlled the time interval, which might be varied from one-half to two seconds. This method was found better than rheostat control. The time interval was carefully measured with a stop watch over a period of 40 to 100 exposures and checked by the sweep hand of a photographic timer included in the pictures. In order that moving cars might appear in at least two consecutive pictures a field of twice the space travelled per time interval was required.To avoid photographic blur due to motion, a moving car had to be at least 300 feet from the camera. In this case the length of road included in a picture was about 125 feet. The blur might have been lessened by using a faster shutter.Fig. 2: Greenshields measurement set up for the reported 75 years agoAt the beginning of each film, and hourly during a run, there was included a photograph of a bulletin board giving the location date, hour, time interval, shutter opening and other pertinent information. The white cloth stretched along the opposite side of the road was used to keep the vehicles from fading into the dark background. Figure 3 shows three frames of pictures taken with the movie camera at this station.Fig. 3: Three frames pictures taken with the moviecameraThe vertical lines are added to show how the pictures look when projected upon a screen with lines drawn upon it for scaling distance. The measured distance from the camera to the road together with the camera characteristics suffices to give the scale of dimensions which are more accurately determined if the camera is set at right angles to the road. As a cheek, however, a complete plan of the section of the roadway studied is recorded giving the distances from the camera and between objects in the pictures such as fence posts or poles. Where no identification exists a 100 foot tape is laid along thepavement and at every 10 foot interval a marker is held over the point and photographed. There is thus obtains a definite scale for the picture.Fig. 4: Camera with Motor Attachment used by Greenshields2. The linear speed-density relationGreenshields postulated a linear relationship between speed and traffic density, as shown in Figure 5. When using the relationflow= density * speedthe linear speed-density relation converts into a parabolic relation between speed and traffic flow (Fig. 6). Increasingly even the term “flow” was not known 75 years ago and Greenshield called that term “Density-vehicles per Hour” or density of the second kind.Fig. 5: Speed Density Relation V (Greenshield 1934)Fig. 6: The first Fundamental Diagram as v-q DiagramIn this model some traffic flow characteristics are expressed well. It shows a maximal traffic flow with the related optimal traffic density. In the q-v-diagram exist two regimes, that means it’s possible to have two speeds at the same traffic flow. By this the traffic flow is classified in a stable and an unstable regime. Greenshields linear relation would be called an univariate model, because both regimes are calculated with the same formula.Early Studies at traffic capacity of motorways had two different approaches. On the one side speed-traffic density relations were analysed. Here a constant (free) speed was implied q=v f*k.On the other side distance phenomenon at high traffic density were analysed and as easiest approach a constant reaction time t r was implied, which brings you to the gross headway l=l0+v*t r with k= 1/lr maxlq=-(k-k)t ,max1 kl=Also a linear relationship between q and k – but with a negative congestion broadening speed –l0/t r as proportionality constant. If you summarise both regimes you get a triangle function as traffic flow-traffic density relation. Lighthill and Whitham as well as Richards preached this triangle function as flow-density-curve and the use of the cinematic wave theory on road traffic as instrument to combine both fields and to explain the dispersion of shock waves as revertive going congestion front (LWR theory).Also the q-k-relation established by Lighthill and Whitham has a parabolic curve progression and it’s an one field model too. The maximum stands for the expected road capacity of a motorway section. The insights of Greenshields inspired the development of two and multiple-regime models in the aftermath.3 Two-variate modelsEdie showed as one of the first that at the empiric q-k data often in the area of the maximum traffic flow and he suggested to describe the q-k-relation with discontinuous curvature. 1961 he shows the first two-variate model approach for the Fundamental diagram. Here he discriminates the regime of the free traffic and the jammed traffic. His suggestions caused a series of analysis specially made by May, which aim was to specify strenghtly the characteristics and parameters of this two field models. May and Keller developed a two field traffic flow model, which based on the vehicle-sequence-model of Gazis. In the process emerged that the traffic flow in the field of instable traffic is better shown by a hyperbolic function that by a parabolic one. Parallel to these developments Prigogine and others established a traffic flow analogy for the kinetic gas theory. They showed a dependency of the velocity distribution of the traffic density and indirect of the overhauling probability. Model tests by means of measurement data showed that the curves q(k) only brings a realistic description at low traffic and burst off before the capacity limit was achieve. The model was also critically judged concerning the description of the effects of a speed impact. After that Prigogine and Herman tested an analogy of the traffic flow phases compared to the phase changes on the condition of aggregation of water (gas-fluid).Two field models were edited for the practical use of alternative route control with changing directing signs. Assuming that there are time and route sector homogeneous conditions the traffic situation could be modellised by density waves and shown for the optimization of controlling the necessary effects of traffic flow in one end function.4. Follow ups of Areal Photogramentry TechniquesTreiterer and Myers made first tests about hysteresis in traffic flow, where the connection of two variables depends on the previous history, if one variable grows or falls in relation to the other.Fig 7: Description of the States of TrafficThereby a convey of vehicles airborne observed in an interval of 4 minutes on a route of 5,3km. 70 vehicles were analysed, which due to an upstream interference passed through an backwards running shock wave. The measurements show an asymmetry in driving behaviour at delay and speed up as resultet in tests of Treiterer and Myers. After they run through the shock wave the vehicle convoy speeded up from 40 to 60km/h and the traffic flow increased from 1800 vehicles per hour to nearly 3000 vehicles per hour. The traffic density didn’t change significant.5. Influence of Greenshields to European and Japanese Research WorkGreenshields influenced traffic engineers and researchers around the world. Cremer calculated the influence of dynamic traffic flow effects on the result of the fundamental diagram on a basis of a macroscopic traffic model. Through Analysis of traffic data on highways in Japan, Koshi postulates that the curve for the field of the free and dammed traffic is not constant concave in the q-k-diagram, but rather similar to a mirrored lambda. A classification of vehicles for free traffic in two groups “only following vehicles” and “leading and following vehicles” followed.Kühne and Kerner introduced a phase transition model about the traffic flow in the field of capacity and the appropriate parameter for identification of interferences in time. Banks studied the traffic flow on the Interstate 8 east of San Diego in view of a capacity drop. By a combination of video recordings and traffic data of measurement loops he analysed the traffic flow over 9 days. The measurement loops provided traffic volume and assignment data in 30 seconds intervals. With the video recording the congestion start could be specified chronological accurate and periods of 12 minutes each pre-queue as well as queue discharge could be chosen. Via these data the existence of a two capacity phenomenon for this route section could be proved. Hall and Agyemang-Duah studied the traffic flow on the Queen Elisabeth Way west of Toronto over several days. The traffic data existed for a 30 seconds interval. The calculated capacity drop was 5-6%. Inquiries of Brilon and Ponzlet on German motorways showed data between 4 and 12%.LiteratureBanks, J.H.: Review of Empirical Research on Congested Freeway Flow. 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城市交通系统中的交通流理论与研究方法研究
城市交通系统中的交通流理论与研究方法研究城市化进程带来了人口数量的迅速增加,城市交通的压力也越来越大。
探究城市交通系统中的交通流理论与研究方法,对于缓解城市交通拥堵、提高交通效率具有重要意义。
本文将介绍城市交通系统中的交通流理论,以及几种常见的交通流研究方法。
一、城市交通系统中的交通流理论1. 交通流的定义交通流是指在同一路段上行驶的各种交通工具的运动状态和运动特性的统计量。
交通流理论是使用数学模型来研究交通流动的运动规律和变化规律的一门学科。
2. 交通流的性质(1)密度:指单位长度内车辆数的多少,通常用车辆数/km来表示。
(2)速度:指单位时间内车辆行驶的距离,通常用km/h来表示。
(3)流量:指单位时间内通过一条道路的车辆数量,通常用辆/h来表示。
(4)延误:指车辆在道路上的时间和行驶过程所需最短时间的时间差。
3. 三种基本交通流模型(1)第一类模型:速度—密度关系模型该模型描述了车辆运动的速度与密度之间的关系,它是由新二元线性模型、双曲线模型、指数模型、阻塞模型等多种线性和非线性模型拟合得到的。
(2)第二类模型:速度—流量关系模型该模型描述车流量变化与车速之间的关系,在某一路段上,当车流量比较大时,车辆的速度就会减缓,当车流量较小时,车辆的速度则会加快。
(3)第三类模型:密度—流量关系模型该模型描述了车道流量和车道密度之间的联系。
当车辆密度达到一定值之后,车流量就不再增加,而维持在一个相对稳定的水平。
二、交通流研究方法1. 观测法基本思想是观测交通流的运动过程,并对观测结果进行统计处理。
这种方法可分为直接观测法和诱导观测法两种。
直接观测法是在现场对交通流进行观测,然后产生一个交通流的研究结果。
该方法实施起来比较复杂,需要大量的人力、物力和时间。
诱导观测法是在车辆通过某一个路段时,通过对车辆进行卡口抓拍,观测车辆的速度、流量、密度等参数,这种方法具有自动化程度高,成本相对较低等优点,也是近年来比较常用的方法。
基于数值分析的交通流理论研究
基于数值分析的交通流理论研究摘要:城市化进程不断推进,然而交通难题仍然存在。
研究交通流理论是解决各类交通问题的基础,研究中应用了大量数学方法如数值分析、数理统计等。
本文基于相关文献梳理了交通流理论相关内容。
首先概述交通流现象及其特性,从模型建立以及模型的数值模拟和求解两方面展开交通流理论的探讨,为解决实际交通问题提供更多的可能性。
关键词:数值分析;交通流;模型理论;数值模拟1 引言社会经济快速发展、城市逐步建设,一些城市问题也越来越严重,交通问题是在城市规划发展中需要解决的重点问题,受到社会与学术界的广泛关注。
交通流理论是研究交通流现象变化的模型体系,也是分析交通问题的理论前提和应用关键。
交通流理论的研究可追溯到20世纪30年代。
机动车保有量和道路里程增长,交通流相关理论也不断发展。
各种理论流派应运而生,包括交通波、跟车理论、排队论等。
随着首届国际交通流理论会议召开,研究开始走向成熟。
交通流理论被应用于交通规划、管理等众多领域,是交通工程学基本理论。
数值分析、数据拟合等方法贯穿于交通流理论相关问题的研究中。
首先,运用数学的相关定律描述各种交通现象和特征;根据交通存在的问题建立相应数学模型;借助数值分析方法与计算机技术对模型进行编程分析,完成模型数值模拟和求解过程,检验模型是否可行、有效。
研究交通流理论不论从理论还是实践角度都具有重要意义,探索交通流分布规律和形成机制,为相关部门预测监控交通问题、优化道路网络提供参考。
2 交通流现象与特性交通流是描述车辆在路段上连续行驶形成的流动状态。
当车辆在道路中行驶不受干扰时交通流呈现出连续流的状态;当车辆在交叉口受到交通管控时,交通流呈现间断流的状态。
交通流模型的建立是在对当前交通现象的大量观察和深入分析的基础上进行的,在模型的应用过程中还需要现实交通中的数据信息来标定各模型基本参数。
常见的交通流现象包括交叉口拥堵、道路通行能力下降、滞后效应、交通波动等。
交通流特性是交通流理论的研究内容。
高速公路交通流理论研究
高速公路交通流理论研究高速公路是一种非常重要的交通工具,已经成为现代交通体系中的支柱之一。
高速公路的流量是非常高的,因此对于高速公路的交通流理论的研究就变得至关重要。
本文将围绕高速公路交通流理论这一重要主题展开讨论。
高速公路的交通流理论主要分为两方面,即基本流理论和拥堵流理论。
基本流理论主要涉及高速公路的基本流量,即高速公路的吞吐量。
拥堵流理论则是针对高速公路拥堵状态下的流量进行研究。
基本流量理论研究了如何最大化高速公路的吞吐量。
高速公路的吞吐量是指单位时间内通过高速公路的车辆数量。
吞吐量是基于车辆速度、车辆密度和车辆容量的,因此可以通过优化这些因素来最大化吞吐量。
车辆速度的快慢会直接影响车辆密度,速度越慢,车辆密度越高,因此通过优化车辆速度可以最大限度地减少车辆拥堵。
此外,高速公路的车辆容量也是决定吞吐量的一个重要因素。
车辆容量是指高速公路所能容纳的车辆数量,通过优化高速公路的车道数量和车辆组成比例,可以最大限度地增加车辆容量。
拥堵流理论则是研究高速公路拥堵状态下的车辆流量。
高速公路的拥堵状态下,车辆的速度会急剧下降,从而降低了高速公路的吞吐量。
拥堵状态下,高速公路的车辆密度会急剧上升,从而增加了车辆的阻力和车辆间的距离。
这种情况下,通过实现及时的道路调度、缓解拥堵、优化车辆通行速度和旅行时间、增加行车安全等方式,可以为高速公路大量解决了拥堵问题。
除了基本流量理论和拥堵流量理论,还有一些其他的高速公路交通流理论可以用来指导高速公路的规划和设计。
例如,交通网络、道路拓宽、车道分离、交叉口设计等,都是影响高速公路交通流量的重要因素。
通过深入研究这些因素,可以制定更科学的高速公路规划和设计方案,为更加高效、安全和方便的高速公路交通提供支持。
总之,高速公路的交通流理论是非常重要的。
它不仅可以提高高速公路的吞吐量,降低车辆拥堵,还可以为高速公路的规划和设计提供科学依据。
我相信,在未来的几年内,高速公路交通流理论将会得到更深入的探究和广泛的应用。
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Foundations of Traffic Flow Theory I:Greenshields’ Legacy – Highway TrafficProf. Dr. Reinhart D. KühneGerman Aerospace Center, Transportation Studies, Berlin, Germany1. HistoryThe first beginnings for traffic flow descriptions on a highway are derived from observations by Greenshields, firstly shown to the public exactly 75 years ago (Proc. of the 13th Annual Meeting of the Highway Research Board, Dec. 1933). He carried out tests to measure traffic flow, traffic density and speed using photographic measurement methods for the first time. A short look on his CV shows that Greenshields started his career as traffic engineering scientist with this publication which leads to a PhD-thesis at the University of Michigan in 1934.Bruce D. Greenshields-born in Winfield, Kansas; grew up in Blackwell, Oklahoma-graduate of University of Oklahoma; earned Masters Degree in CivilEngineering Univ. of Michigan-1934 Doctorate in Civil Engineering from University of Michigan-taught at different Universities-wrote numerous articles on traffic behavior and highway safety-pioneer in the use of photography relating to traffic matters andin applying mathematics to traffic flow-invented the…Drivometer“-1956 joined the University of Michigan faculty and was ActingDirector of the Transportation Institute there-1966 retirement-then returned to Washington and was a traffic consultant tovarious federal agencies-Dr. Greenshields received the Matson Memorial Award in 1976Fig. 1.: CV of Bruce Douglas GreenshieldsHow Greenshields performed the measurements is shown in the attached figure 2. From his original paper we read: “The field method of securing data was quite simple.A 16mm simplex movie camera was used to take pictures. An electric motor driven by an automobile storage battery operated the camera with a constant time interval between exposures. Figure 1 shows the camera with the motor attachment. Varying the voltage by changing the battery terminals controlled the time interval, which might be varied from one-half to two seconds. This method was found better than rheostat control. The time interval was carefully measured with a stop watch over a period of 40 to 100 exposures and checked by the sweep hand of a photographic timer included in the pictures. In order that moving cars might appear in at least two consecutive pictures a field of twice the space travelled per time interval was required.To avoid photographic blur due to motion, a moving car had to be at least 300 feet from the camera. In this case the length of road included in a picture was about 125 feet. The blur might have been lessened by using a faster shutter.Fig. 2: Greenshields measurement set up for the reported 75 years agoAt the beginning of each film, and hourly during a run, there was included a photograph of a bulletin board giving the location date, hour, time interval, shutter opening and other pertinent information. The white cloth stretched along the opposite side of the road was used to keep the vehicles from fading into the dark background. Figure 3 shows three frames of pictures taken with the movie camera at this station.Fig. 3: Three frames pictures taken with the moviecameraThe vertical lines are added to show how the pictures look when projected upon a screen with lines drawn upon it for scaling distance. The measured distance from the camera to the road together with the camera characteristics suffices to give the scale of dimensions which are more accurately determined if the camera is set at right angles to the road. As a cheek, however, a complete plan of the section of the roadway studied is recorded giving the distances from the camera and between objects in the pictures such as fence posts or poles. Where no identification exists a 100 foot tape is laid along the pavement and at every 10 foot interval a marker is held over the point and photographed. There is thus obtains a definite scale for the picture.Fig. 4: Camera with Motor Attachment used by Greenshields2. The linear speed-density relationGreenshields postulated a linear relationship between speed and traffic density, as shown in Figure 5. When using the relationflow= density * speedthe linear speed-density relation converts into a parabolic relation between speed and traffic flow (Fig. 6). Increasingly even the term “flow” was not known 75 years ago and Greenshield called that term “Density-vehicles per Hour” or density of the second kind.Fig. 5: Speed Density Relation V (Greenshield 1934)Fig. 6: The first Fundamental Diagram as v-q DiagramIn this model some traffic flow characteristics are expressed well. It shows a maximal traffic flow with the related optimal traffic density. In the q-v-diagram exist two regimes, that means it’s possible to have two speeds at the same traffic flow. By this the traffic flow is classified in a stable and an unstable regime. Greenshields linear relation would be called an univariate model, because both regimes are calculated with the same formula.Early Studies at traffic capacity of motorways had two different approaches. On the one side speed-traffic density relations were analysed. Here a constant (free) speed was implied q=v f*k.On the other side distance phenomenon at high traffic density were analysed and as easiest approach a constant reaction time t r was implied, which brings you to the gross headway l=l0+v*t r with k= 1/lr maxlq=-(k-k)t ,max1 kl=Also a linear relationship between q and k – but with a negative congestion broadening speed –l0/t r as proportionality constant. If you summarise both regimes you get a triangle function as traffic flow-traffic density relation. Lighthill and Whitham as well as Richards preached this triangle function as flow-density-curve and the use of the cinematic wave theory on road traffic as instrument to combine both fields and to explain the dispersion of shock waves as revertive going congestion front (LWR theory).Also the q-k-relation established by Lighthill and Whitham has a parabolic curve progression and it’s an one field model too. The maximum stands for the expected road capacity of a motorway section. The insights of Greenshields inspired the development of two and multiple-regime models in the aftermath.3 Two-variate modelsEdie showed as one of the first that at the empiric q-k data often in the area of the maximum traffic flow and he suggested to describe the q-k-relation with discontinuous curvature. 1961 he shows the first two-variate model approach for the Fundamental diagram. Here he discriminates the regime of the free traffic and the jammed traffic. His suggestions caused a series of analysis specially made by May, which aim was to specify strenghtly the characteristics and parameters of this two field models. May and Keller developed a two field traffic flow model, which based on the vehicle-sequence-model of Gazis. In the process emerged that the traffic flow in the field of instable traffic is better shown by a hyperbolic function that by a parabolic one. Parallel to these developments Prigogine and others established a traffic flow analogy for the kinetic gas theory. They showed a dependency of the velocity distribution of the traffic density and indirect of the overhauling probability. Model tests by means of measurement data showed that the curves q(k) only brings a realistic description at low traffic and burst off before the capacity limit was achieve. The model was also critically judged concerning the description of the effects of a speed impact. After that Prigogine and Herman tested an analogy of the traffic flow phases compared to the phase changes on the condition of aggregation of water (gas-fluid).Two field models were edited for the practical use of alternative route control with changing directing signs. Assuming that there are time and route sector homogeneous conditions the traffic situation could be modellised by density waves and shown for the optimization of controlling the necessary effects of traffic flow in one end function.4. Follow ups of Areal Photogramentry TechniquesTreiterer and Myers made first tests about hysteresis in traffic flow, where the connection of two variables depends on the previous history, if one variable grows or falls in relation to the other.Fig 7: Description of the States of TrafficThereby a convey of vehicles airborne observed in an interval of 4 minutes on a route of 5,3km. 70 vehicles were analysed, which due to an upstream interference passed through an backwards running shock wave. The measurements show an asymmetry in driving behaviour at delay and speed up as resultet in tests of Treiterer and Myers. After they run through the shock wave the vehicle convoy speeded up from 40 to 60km/h and the traffic flow increased from 1800 vehicles per hour to nearly 3000 vehicles per hour. The traffic density didn’t change significant.5. Influence of Greenshields to European and Japanese Research WorkGreenshields influenced traffic engineers and researchers around the world. Cremer calculated the influence of dynamic traffic flow effects on the result of the fundamental diagram on a basis of a macroscopic traffic model. Through Analysis of traffic data on highways in Japan, Koshi postulates that the curve for the field of the free and dammed traffic is not constant concave in the q-k-diagram, but rather similar to a mirrored lambda. A classification of vehicles for free traffic in two groups “only following vehicles” and “leading and following vehicles” followed.Kühne and Kerner introduced a phase transition model about the traffic flow in the field of capacity and the appropriate parameter for identification of interferences in time. Banks studied the traffic flow on the Interstate 8 east of San Diego in view of a capacity drop. By a combination of video recordings and traffic data of measurement loops he analysed the traffic flow over 9 days. The measurement loops provided traffic volume and assignment data in 30 seconds intervals. With the video recording the congestion start could be specified chronological accurate and periods of 12 minutes each pre-queue as well as queue discharge could be chosen. Via these data the existence of a two capacity phenomenon for this route section could be proved. Hall and Agyemang-Duah studied the traffic flow on the Queen Elisabeth Way west of Toronto over several days. The traffic data existed for a 30 seconds interval. The calculated capacity drop was 5-6%. Inquiries of Brilon and Ponzlet on German motorways showed data between 4 and 12%.LiteratureBanks, J.H.: Review of Empirical Research on Congested Freeway Flow. 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