[发明专利]基于微观OVDM跟驰模型的宏观交通流模型建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宏观交通流模型建模方法，特别是涉及一种基于微观OVDM跟驰模型的宏观交通流模型建模方法。

背景技术

交通运输是关系国计民生的重大问题。交通运输系统的现代化程度和交通管理的先进程度，是衡量一个国家现代化程度的重要标志。但近年来，随着经济发展，各种交通工具的数量大大增加，国际上很多国家的设施、道路、交通管理系统已经很难满足这种发展速度，特别是大中城市交通基础设施不足、交通控制信号的不协调、交通疏导系统缺失、车辆调度和管理的混乱、交通参与者的交规意识等诸多方面的原因导致了城市交通较拥堵现象，由此又引发了交通安全、环境污染等一系列的社会经济问题。

由于交通问题是一个复杂的大系统问题，它涉及到了城市交通网络的综合控制、交通信息的综合采集及网络传输技术、交通智能信息融合和处理技术、交通流诱导技术，以及车辆运输智能调度方法、城市智能交通规划方法、交通安全检测、交通环境综合评价体系等多方面的内容，而且上述各个因素之间相互影响、相互制约，是一个相关性极强的综合体，很难用统一的描绘形式刻画这一复杂问题；因此，对交通系统的描述也各式各样，其中采用流体力学的观点建立的微观和宏观模型分析交通特性居多：在宏观交通流模型中，交通流被视为由大量车辆组成的可压缩连续流体介质；在微观交通流模型中，交通流被视为由大量车辆组成的复杂自驱动粒子系统，从单个车辆的动力学行为出发，研究车辆间的相互作用，进而得到整个交通流系统的性质，车辆集体的平均行为并不凸显。

跟驰模型是一类典型的微观交通流模型。假设车队在单车道行驶时，不容许超车的情况下，后车跟随前方的车辆行驶，因此称为跟驰模型。跟驰模型较其他模型的一个显著特点是易于得到其解析形式的解。跟驰模型以车辆的速度v，相对速度Δv和车头间距Δx刻画交通流，研究它们所满足的方程。与宏观模型相比，跟驰模型可以比较方便地得出稳定性条件及相变等理论特性，对发展车辆自主巡航系统具有重要作用。数值计算方面，模拟跟驰模型所需时间与所研究交通系统中车辆数目有关，与数值方法的选取及其中空间x、时间t的离散步长Δx和Δt有关。故此，跟驰模型不适合于处理大量车辆组成的交通流的交通问题。

宏观交通流模型以车辆平均密度ρ、平均速度v及流量q刻画交通流，研究它们所满足的方程。宏观交通流模型较微观交通流模型，能够更好地刻画交通流的集体行为，从而为设计有效的交通控制策略、模拟道路几何改造的效果等交通工程问题提供依据。数值计算方面，模拟宏观模型所需时间与所研究交通系统中车辆数目无关，只与研究的道路、数值方法的选取及其中空间x、时间t的离散步长Δx和Δt有关。故此，宏观模型适合于处理大量车辆组成的交通流的交通问题。

鉴于微观、宏观交通流模型的各自的优点，实际中我们希望能够将两类模型统一起来，发挥各自的优点，更好地为交通控制、决策提供依据。

文献“Optimal velocity difference model for a car-following theory[J].Physics Letters A.2011，375：3973-3977”公开了一种Optimal velocity difference model（以下简称OVDM）微观交通流跟驰模型