交通流宏观模型的非线性密度波研究
本文关键词: 交通流 流体力学模型 格子流体力学模型 KdV方程 KdV-Burgers方程 出处:《宁波大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:本文旨在研究交通流宏观模型的非线性密度波,基于现有的微观跟驰模型,根据宏观与微观变量之间的关系,提出修正的宏观模型,并进行合理分析和计算机模拟。主要研究内容如下: 一、改进的速度梯度模型中的KdV-Burgers方程。 基于全速度模型,通过宏、微观变量的转换关系并采用Taylor展开至二阶得到新的速度梯度模型,并保持了各向异性特性。经过线性分析获得了中性稳定曲线,并在其附近得到了KdV-Burgers方程来描述交通流非线性密度波,而在以前的模型中很难得到该方程。我们对模型进行数值模拟,给出了不同初始密度条件下密度波的时间演化图,其与理论结果相一致。 二、考虑司机预测效应的流体力学模型。 在实际交通生活中,,司机的开车行为会对交通流带来很大的影响,郑等人考虑司机预测效应,提出了新的有效模型,我们采用更加精确的车头间距与密度关系得到了相应的宏观模型。我们对新模型进行理论分析得到了KdV方程,并作了相应的数值模拟;接着,我们提出了带有考虑司机预测效应的双速度差模型,并推导出宏观模型。我们也对新模型做了相关分析,具体得到KdV-Burgers方程,以及适当的预测时间能提高交通流稳定性的结论。 三、考虑预测效应的双车道流体力学模型。 本章借鉴Nagatani的思想,考虑司机预测效应,并建立差分与微分方程的联系得到了相应的双车道流体力学模型。现如今,人们对单车道连续性模型作非线性分析的较多,而对双车道连续模型的很少,大多数重点对模型作数值模拟。我们不仅对新模型进行了线性分析,而且还通过非线性分析得到了描述双车道连续性模型非线性密度波的KdV-Burgers方程。
[Abstract]:The purpose of this paper is to study the nonlinear density wave of traffic flow macroscopic model. Based on the existing microscopic car-following model and the relationship between macro and micro variables, a modified macroscopic model is proposed. Reasonable analysis and computer simulation are carried out. The main research contents are as follows: The first is the KdV-Burgers equation in the improved velocity gradient model. Based on the full speed model, a new velocity gradient model is obtained by the transformation of macro and micro variables and the Taylor expansion to the second order. The neutral stability curve is obtained by linear analysis and the KdV-Burgers equation is obtained near it to describe the nonlinear density wave of traffic flow. But it is difficult to obtain the equation in the previous model. The numerical simulation of the model is carried out, and the time evolution diagram of the density wave under different initial densities is given, which is in agreement with the theoretical results. Second, a hydrodynamic model considering driver prediction effect. In the actual traffic life, driver's driving behavior will have a great impact on the traffic flow. Zheng et al. considered the driver prediction effect, and put forward a new effective model. We get the corresponding macroscopic model by using the more accurate relation between the headspace and the density. We get the KdV equation by theoretical analysis of the new model and make the corresponding numerical simulation. Then, we put forward a two-speed difference model with driver prediction effect, and derived a macro model. We also made a correlation analysis of the new model, and got the KdV-Burgers equation. And the conclusion that the traffic flow stability can be improved by proper prediction time. Third, a two-lane hydrodynamic model considering predictive effects. This chapter draws lessons from Nagatani's thought, considers the driver forecast effect, and establishes the difference and the differential equation connection to obtain the corresponding two-lane fluid dynamics model. People do more nonlinear analysis of single-lane continuity model, but few of two-lane continuous model, most of them focus on numerical simulation. We not only do linear analysis on the new model. Furthermore, the KdV-Burgers equation describing the nonlinear density waves of the two-lane continuity model is obtained by nonlinear analysis.
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U491.112
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王晓原,隽志才,贾洪飞,朴基男;交通流突变分析的变点统计方法研究[J];中国公路学报;2002年04期
2 俞礼军,成耀荣;交通流统计分布密度函数优度拟合方法研究[J];长沙交通学院学报;2002年02期
3 王晓,隽志才,朴基男,贾洪飞;局部比较的变点统计理论及其在交通流突变研究中的应用[J];公路交通科技;2002年06期
4 李进平,张乐文;交通流的流体动力学模型研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2002年06期
5 关伟;宏观交通流的定性建模方法[J];土木工程学报;2003年07期
6 贺国光,王东山;仿真交通流混沌现象的传播特性研究[J];土木工程学报;2004年01期
7 熊烈强,李杰;基于流体比拟的交通流宏观模型研究[J];华中科技大学学报(城市科学版);2004年03期
8 吴清松,姜锐,李晓白,贾斌,胡茂彬;微观宏观方法相结合推进交通流理论新发展[J];交通运输系统工程与信息;2005年03期
9 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[J];东南大学学报(自然科学版);2005年S2期
10 李杰,熊烈强;交通流理论中几个概念的重新定义[J];交通与计算机;2005年02期
相关会议论文 前10条
1 张鹏;戴世强;刘儒勋;;多等级交通流中的非线性波及其数值模拟[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
2 戴世强;;交通流研究与技术科学思想[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
3 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
4 王立锋;李正熙;;基于车辆跟驰理论的交通流动力学模型与数值仿真[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
5 陈建阳;孙立军;杨东援;;交通流及其复杂性研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
6 于建玲;关积珍;刘静;李军;王贞君;;交通流的多重分形性质与交通拥堵关系的研究[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年
7 邝华;张国新;;城市路网四向交通流的时空斑图动力学研究[A];第七届全国青年计算物理学术会议论文集[C];2013年
8 李军;朱雪良;关积珍;;快速路交通流检测器干扰问题[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年
9 范炳全;李宝强;马春林;童道琴;;高架道路交通流的控制方法[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年
10 赵慧;于雷;耿彦斌;;国内外实时交通流数据质量控制比较与分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
相关博士学位论文 前10条
1 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
2 高坤;从基本图方法到三相交通流理论[D];中国科学技术大学;2008年
3 彭光含;交通流复杂耦合动态特性模拟研究[D];重庆大学;2009年
4 曹宝贵;交通流复杂动态特性与交通拥堵问题研究[D];吉林大学;2010年
5 李星毅;基于相似性的交通流分析方法[D];北京交通大学;2010年
6 张莉;城市主干道交通流的分形理论与系统模拟[D];东北林业大学;2005年
7 李松;交通流混沌转化现象研究[D];天津大学;2006年
8 田钧方;基于基本图和三相交通流理论的离散建模方法研究[D];北京交通大学;2014年
9 李兴莉;交通流的随机因素分析和相变研究[D];上海大学;2008年
10 庞明宝;交通流混沌智能控制研究[D];天津大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 程瑶;交通流压缩与粘滞特性研究[D];吉林大学;2007年
2 许得杰;考虑不同弯道条件的交通流建模及模拟研究[D];兰州交通大学;2012年
3 宋超超;基于交通流的车辆合乘匹配问题研究[D];山东师范大学;2013年
4 王剑;城市道路动态交通流仿真的研究与实践[D];厦门大学;2014年
5 王蕾;基于蚁群算法的动态交通流分配模型研究[D];长安大学;2012年
6 刘钊;船舶交通流特征统计分析及预测模型研究[D];武汉理工大学;2013年
7 赵博涵;基于三相流理论的交通流复杂动态特性的微观模式研究[D];中国科学技术大学;2009年
8 张涛;天津港主航道拓宽工程(营运期)交通流组织模式研究[D];武汉理工大学;2010年
9 王宇;交通流仿真系统研究与软件开发[D];武汉理工大学;2005年
10 韦艳芳;交通流的数值模拟、相变特性分析及应用[D];广西大学;2006年
本文编号:1461036
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/1461036.html