移動瓶頸對交通流影響研究

摘 要：城市交通系統中廣泛存在移動瓶頸。然而，很少有人研究移動瓶頸對交通流，尤其是其的演變和傳播的影響。本文將移動瓶頸的速度引入到交通流模型中，提出了一個考慮了移動瓶頸的宏觀交通流模型，并使用該模型研究了移動瓶頸對均勻流和小擾動下的交通流的演化和傳播的影響。

關鍵詞：移動瓶頸;交通流;宏觀交通流模型

0 引言

交通流模型可以分為微觀交通流模型和宏觀交通流模型。微觀模型探索駕駛行為，而宏觀模型研究交通流的形成、演化、傳播，通過交通流宏觀變量進行研究。在實際城市交通系統中，瓶頸即公交車站、交通事故等廣泛存在，對交通流有重要影響。然而，大部分交通流模型沒有考慮瓶頸。

1 國內外研究現狀

為描述瓶頸造成復雜交通現象，Yamamoto[1]開發耦合映射最優速度模型研究瓶頸對駕駛行為影響;Ishibashi[2]提出研究瓶頸對車輛高速運動行為影響;朱輝[3]提出擴展耦合ODE-PDE模型研究靜態瓶頸對交通流影響;李曉慶[4]使用仿真模型從微觀角度探索特殊瓶頸對駕駛行為影響。

2 建立模型

為克服經典LWR模型的致命缺點，研究人員采用加速度方程代替平衡速度，提出了許多高階模型來研究由各種非平衡交通流引起的復雜現象。根據加速度的特點，高階模型可以分為密度梯度（DG）模型和速度梯度（SG）模型。

然而，方程（1）、（2）沒有考慮瓶頸，不能用于描述瓶頸造成的復雜的對流量的影響。事實上，在高峰期，瓶頸是普遍存在的。交通事故發生時會出現瓶頸，事故可能對交通流量產生很大影響。為描述各種瓶頸，研究人員開發出許多交通流模型來研究由瓶頸造成的復雜交通現象，但這些模型未考慮移動瓶頸對交通流傳播影響，不能描述移動瓶頸對交通流動態特性影響。許多交通行為例如逆行、變道等都會產生可能對交通流量產生重大影響的瓶頸。

3 結論

本文將移動瓶頸傳播速度納入SG模型，提出移動瓶頸對交通流影響宏觀模型。并在將來進一步探索移動瓶頸對交通流的影響，包括交通流的演變，運營效率，安全性等。

參考文獻：

[1]S.Yamamoto，Y.Hieida，S.Tadaki，Effects of bottlenecks on vehicle traffic，J.Phys.Soc.Japan 75 （2006） 114601.

[2]Y.Ishibashi，M.Fukui，Phase diagrams for traffics on the crossroad： II.The cases of different velocities，J.Phys.Soc.Japan 70 （2001） 3747-3750.

[3]朱輝，吳正，林展熙.三車道宏觀交通流模型和擾動演化的數值研究[J].力學學報，2009（01）：41-48.

[4]李曉慶，王忠宇，陳可心，吳兵.基于車道的瓶頸交通流失效識別實證研究[J].交通信息與安全，2015，33（04）：49-53.

[5]C.Lattanzio，A.Maurizi，B.Piccoli，Moving bottlenecks in car traffic flow： A PDE-ODE coupled model，SIAM J.Math.Anal.43 （2011）：50-67.

[6]吳德華，林毅.基于混沌的匯流瓶頸區交通流模糊控制與仿真研究[J].貴州大學學報：自然科學版，2017，34（06）：110-114.

作者簡介：趙天羽（1995-），男，重慶人，碩士研究生，從事交通運輸規劃與管理方面的研究。