差分方程模型在交通流计算中的应用研究.pdf

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1、第37卷第2期长春理工大学学报(自然科学版)V01．37No．22014年4月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Apr．2014差分方程模型在交通流计算中的应用研究周林华，胡宏华，梁辰，刘琪，李军，李延忠(长春理工大学理学院，长春130022)摘要：针对交通流计算中车道被占对道路通行能力的影响以及所导致的车辆排队长度等问题，本文给出了一种能快速计算车辆排队长度的数学模型，且以此可以分析不同车道被占对道路实际通行能力的影响。首先明

2、确道路实际通行能力的定义，并将车道被占后的时间离散化，然后根据车辆流动数量关系建立车辆排队长度的差分方程计算模型。通过实际视频资料的验证，利用差分方程模型计算的结果能很好地与实际情况相吻合。该研究结果能用于车道被占后，为上游路口车辆放行数量与放行方向等交通信号控制提供预判依据。关键词：交通流；差分方程；道路通行能力中图分类号：U491．1+12文献标识码：A文章编号：1672—9870(2014)O2—0l17～07ResearchonDiferenceEquationModelinTraficFlowCalculationZHOULin

3、hua，FlUHonghua，LIANGChen，LIUQi，LIJun，LIYanzhong(SchoolofScience，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022)Abstract：Inordertoanalyzetheinfluenceofanaccidentontheroadcapacityandcalculatethevehiclequeuelength，amathematicmodelwasprovided，whichcouldquicklyobtai

4、nthevehiclequeuelength．Firstly，thedefinitionoftheactualroadcapacityismadesure，andafterthelanebeingoccupiedthetimediscretizationisgot，thenadifferenceequationmodelwasproposedbasedonthequantitativerelationofthevehicle．Thefeasibilityofthedifferenceequationmodelisverifiedbyact

5、ualvideodata．Theresultscouldbeusedtoprovidebasisofpredictionsofthevehiclesreleasequantityandorientationintheupstreamintersectionwhenthelanesareoccupied．Keywords：traficflow；differenceequation；roadcapacity由于城市化进程的加快，交通问题日趋严重，因汽车排队长度等方面。此对于交通流问题的正确了解与分析成为解决交通对道路实际通行能力给出了定义，然

6、后利用差问题的关键。交通流问题理论是分析研究道路上行分方程，。建立了车辆排队长度的计算模型，进而可人和机动车辆(主要为汽车)在个别或成列行动中的以讨论交通流问题中车道被占用对车辆排队长度的规律，探讨车流流量、流速和密度之间的关系，以求影响，为上游车辆放行数量与方向等交通信号控制减少交通时间的延误，事故的发生和提高道路交通提供预判依据；利用两个具体的视频材料对模型进设施使用效率的理论。目前对此研究的方法主要有行了验证分析，结果表明差分方程模型能很好的与概率论方法，流体力学方法和动力学方法等，其中动实际情况吻合。力学方法n]，即跟车理论，就是

7、在交通流中追随前车1道路实际交通能力及车辆排队长度的后车，假设其向前移动有某种规律性，据此可求得各车辆动力学状态的微分方程式。后两种方法使用计算的数学建模较多，主要应用于道路服务水平与通行能力的评价，1．1道路实际通行能力交通量与交通事故预测，交通信号控制和估算、消除为了研究车道被占对道路实际通行能力的影收稿日期：2O13—1l—O5基金项目：国家自然科学基金(51278221，51378076)作者简介：周林华(1981-)，男，博士，E-mail：zhoulh@cust．edu．cn通讯作者：李延忠(1965一)，男，博士，教授，博士

8、生导师，E—mail：liyz@cust．edu．cn1l8长春理工大学学报(自然科学版)2014伍响，分析了道路通行能力的变化过程。以往采用单基本(理论)通行能力指在理想的道路和交通条位时间