行人疏散的動(dòng)力學(xué)及混合交通流中同步流特性的研究.pdf

1、近幾年來(lái)，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，城市面臨著人口密度不斷增加，交通負(fù)荷不斷加大的壓力。交通事故、交通擁堵、環(huán)境污染、能源短缺等相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)引起了社會(huì)的高度關(guān)注。完善交通系統(tǒng)和提高能源的利用率已成為世界各國(guó)關(guān)注的共同問(wèn)題。便利的交通是一個(gè)城市能夠持續(xù)發(fā)展和保持活力的關(guān)鍵，如何合理設(shè)計(jì)車輛和行人的行駛規(guī)則和完善交通管理系統(tǒng)是減少交通擁堵、環(huán)境污染和能源消耗等問(wèn)題的有效途徑。因此，為了很好的解決這些問(wèn)題，應(yīng)用科學(xué)的理論和研究方

2、法，建立適合行人交通和車輛交通模型來(lái)研究這些問(wèn)題，為交通的管理和規(guī)劃提供科學(xué)理論的指導(dǎo)。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)交通擁堵極易發(fā)生在行人單向行走的通道瓶頸處，在文中，通過(guò)對(duì)入口通道使用格子氣模型，出口通道使用NaSch模型來(lái)研究通道瓶頸處的單向行人流，分析和模擬了通過(guò)瓶頸的行人流率與入流概率，不同的隨機(jī)慢化概率，不同的入口寬度和不同的入口（出口）通道距離間的變化關(guān)系，給出了相應(yīng)的從自由流到堵塞流的相圖，結(jié)果表

3、明行人的隨機(jī)行為對(duì)自由交通流有著重要的影響。
　　 (2)我們用擴(kuò)展的格子氣模型研究了組成集團(tuán)的行人在通道中的運(yùn)動(dòng)情況。行人集團(tuán)的尺度由原來(lái)的單個(gè)行人擴(kuò)展到了占據(jù)n1×n2個(gè)格點(diǎn)的行人集團(tuán)。我們研究了阻塞的演化斑圖，得到行人集團(tuán)的尺度對(duì)阻塞演化斑圖的影響很大，行人集團(tuán)的尺度越大，越不容易形成堵塞，發(fā)現(xiàn)了從自由相到堵塞相的相變的臨界密度隨著行人集團(tuán)的尺度的增加而線性增大。同時(shí)遷移系數(shù)D對(duì)行人的流量和平均速度均有較大的影響。由于本文

4、所用的模型與Nagatani等人研究細(xì)長(zhǎng)機(jī)械移動(dòng)物體所用的模型一樣，且四向行人集團(tuán)的行走規(guī)則與細(xì)長(zhǎng)機(jī)械移動(dòng)物體在通道中相向行走的規(guī)則也一樣，因此得到了與Nagatani等人的研究結(jié)果類似的模擬結(jié)果
　　 (3)我們用Brakinglight(BL)模型研究混合交通流中交通同步流的特性，我們的模擬結(jié)果得到了關(guān)于交通同步流的一些重要特征：最大速度對(duì)均勻交通或非均勻交通的交通同步流都有著很重要的影響，當(dāng)所有車輛都具有相同的最大速度且最

5、大速度Vmax＞15時(shí)，在混合交通流中才很容易看到有交通同步流。這個(gè)結(jié)果可以通過(guò)用密度與流量間的交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)來(lái)計(jì)算證明。能耗在自由流區(qū)域均隨著最大速度、混合比和車長(zhǎng)的增加而增加，但是在同步流區(qū)域，能耗隨著密度的增大反而減小或是幾乎保持不變表現(xiàn)為一個(gè)平臺(tái)。這是至今為止關(guān)于同步流特性的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，有助于合理控制交通擁擠和交通同步流，在一定程度上減少交通流中的能耗。最后，減速車輛的統(tǒng)計(jì)分布在同步流區(qū)域幾乎表現(xiàn)為一個(gè)不變的平臺(tái)。