考虑超车换道.pdf

第 12卷 第5期 广州大学学报 (自然科学版) VoI．12 No．5 2013笠 10月 JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) 0ct． 2013 文章编号：1671—4229(2013)05-0045435 考虑超车换道影响的流体动力学车流模型研究 曾 静 ，黄海云 ，张俊平2 (1．广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006；2．广东省交通职业技术学院，广东 广州 510170) 摘 要：利用交通流三要素——速度、密度、流量之间的关系，考虑混合车流及超车换道对车流造成的影响，将 其比拟为粘性阻力，基于流体动力学车流模型以及跟驰模型，提 出了一种新的动力学模型．通过对某高速路段 的车流进行仿真分析，与传统模型相比，研究模型由于考虑 了超车换道对车流的阻碍影响，密度、速度的变化幅 度增大，而流量有所减小，更加符合实际交通流情况． 关键词 ：流体动力学；粘性阻力；超车换道；车辆模拟分析 中图分类号：U441 文献标志码：A 交通流理论研究的 目标是根据交通现象和实 这一状态的车流称为稀疏流，随着车数增加，行驶 测数据 ，建立能够反映实际交通一般特性的交通 速度受到限制而下降，当车辆密度达到某一临界 流模型，以揭示交通流动的基本规律，为交通工程 值(阻塞密度k)时，交通便形成阻塞．LIGHTHILL 应用提供理论依据和基本方法 J．作为交通工程 等英国学者根据物质守恒定理，认为单位时间内 学的基础理论，多年来交通流基础理论研究成果 车流密度的增量Ok／Ot与该路段单位长度车流的 广泛应用于现有交通环境，实现交通的预测、分析 改变量Oq／Ox之和为零，提出了流体动力学模拟理 和控制．交通流 自20世纪 50年代发展以来，已有 论 ，建立了运动微分方程 ，被称为 Lw模型．建 很多理论方法 j，如跟车理论、流体动力学模型理 立了适用于无超车换道的单车道模型： 论、交通波理论和车辆排队理论．然而上述的理论 —警a—++塞a==0 、((Z2)) 中，大多数只研究了前后车之间的相互影响，研究 对于匝道进出口及其存在超车换道的多车 超车换道行为对交通流产生的影响并不多见．在 道 ，则需在上式右端加人流量产生项 g．设进 出车 本文 中，采用粘性阻力来 比拟超车换道对车流的 道分界线的流量为r(流人为正，流出为负)，g= 影响，考虑了车辆在行驶过程 中超车换道 的影响； dr／dx，连续型方程为 运用交通流动力学理论方法，建立混合交通的动 dr (3) 力学模型，经过参数辨识和计算机数值模拟，使模 + = a a d 型与实际运营情况更加符合 ，同时为交通规划和 最初人们对速度和密度的认识是两者之间相 优化提供可靠的理论根据． 互独立，后来研究表 明，两者密切相关．通过对实 测数据 回归分析，许多学者提出了多种速一密模 1 交通流基本关系 型 ，包括 Greenshie