交通流稳定性的分子动力学分析.pdf

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1、第31卷第5期2014年5月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．3lNo．5Mav2014doi：10。3969／j．issn．1002—0268．2014．05．020交通流稳定性的分子动力学分析郭涛，曲大义，郝杰，陈文娇，王兹林(青岛理工大学汽车与交通学院，山东青岛266520)摘要：为有效预防交通拥堵现象的发生、减小交通事故发生率，依据Lyapunov稳定性判断方法，以均匀状态的同步流为对象，考虑人、车、路和环境等因素的综合作用，对交通流稳定性进行分

2、子动力学分析并建模；以车辆轨迹线图和交通流状态图的方式分析各种交通扰动因素条件下的交通流稳定性动态演变过程；通过揭示诱发交通流失稳现象的机理以及考虑人、车、路和环境等交通场景来改善交通流稳定性。关键词：交通工程；稳定性分析；分子动力学；交通系统；交通扰动中图分类号：U491．1+12文献标识码：A文章编号：1002—0268(2014)05—0129～06Analysis013TrafficFlowStabilitybyMolecularKineticsGUOTao，QUDa·yi，HAOJie，CHENWen-jiao，WANGZi—lin(Sc

3、hoolofAutomobileandTraffic，QingdaoTechnologicalUniversity，QingdaoShangdong266520，China)Abstract：Inordertoeffectivelypreventtheoccurrenceoftrafficcongestion，reducetrafficaccidentrate，basedonthecriterionofLyapunovstability，thetrafficflowstabilityisanalysedbymolecularkineticsandt

4、hemodelisdevelopedregardingthetrafficflowatthestateofuniformsynchronousflowastheobject，consideringtheintegrativeeffectofpeople，vehicles，roadandenvironment，ete．Withthetrajectorygraphofvehicleandthestatediagramoftrafficflow，theevolutionprocessoftrafficflowstabilityinfluencedbyva

5、riousfactorsoftrafficdisturbanceisanalysed．Themechanisminducingthephenomenonoftrafficflowinstabilityisrevealed．Itispointedoutthattrafficflowstabilitycanbeimprovedconsideringtrafficscenessuchaspeople，vehicle，roadandenvironment．Keywords：trafficengineering；stabilityanalysis；molec

6、ularkinetics；trafficsystem；trafficdisturbance0引言交通系统是一个包含人、车、路、环境等多种因素的复杂系统，其各子系统之间相互联系、相互影响，形成了极其复杂的交通流状态。交通流稳定性分析是交通流特性研究的基础理论问题之一。交通流不稳定性而导致的交通拥挤会引起道路交通网络运行效率下降，并对旅行时间、环境保护、能源消耗、交通事件等造成消极影响，因此研究交通流稳定性对道路交通运营管理有着十分重要的现实意义。交通拥堵、车辆追尾、道路瓶颈等在一定程度上都可以视为交通失稳现象¨。2J。交通扰动是破坏交通流稳定性的重要

7、原因，而交通流速度的波动是交通扰动最常见的形式。交通扰动波在车流中传播时，交通流的运行状态与人、车、路和环境等因素有关p1。交通流稳定性分析主要分为局部稳定性分析和渐进稳定性分析。前者主要研究车队运行中某交通因子行为的变化对跟驰车行驶状态的影响；后者主要研究扰动波的传播对车队行驶状态的影响。20世纪中期，Herman、ChowHl等相继从车辆跟驰模型角度分析局部稳定性方面提出采用拉普拉斯变换以及其反变换的方法求解跟驰车微分方程，然收稿日期：2013—09—24基金项目：国家自然科学基金项目(51178231)；智能交通技术交通行业重点实验室开放课题

8、(2013一ITSC—KL一002)；山东省自然科学基金项目(ZR2012EEL28)作者简介：郭涛(1990一)，男，山