[发明专利]一种基于司机自预期流量差效应的双车道交通流分析方法

说明书

本发明提供一种基于司机自预期流量差效应的双车道交通流分析方法，包含以下步骤：在双车道格子流体学模型的基础上，设计一个考虑自逾期流量差效应的函数项，使交通流仿真贴贴近于真实交通流，之后通过泰勒展开，并消除速度项获得其密度方程；利用线性稳定性分析，研究自预期流量差效应对交通流的影响；利用非线性稳定性分析，研究自预期流量差效应对交通流的影响；运用数值仿真模拟交通流运行，得到密度‑时间图等图；S5：司机自预期流量差效应能提高交通流的稳定性。通过在交通流仿真过程中发现，预期时间的增加会对交通流的稳定有明显的促进作用，对解决双车道甚至多车道的交通拥堵问题有启发意义，能有效解决城市交通拥堵频发这个难题。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于司机自预期流量差效应的双车道交通流分析方法。

背景技术

随着人口的快速膨胀，城市化的发展和汽车保有量的增加，交通拥堵成为了过去十年的一个话题。为了解决这一问题，专家学者们提出了各种交通模型来研究交通流的特性。一般有两种交通模型，宏观交通流模型和微观交通流模型。微观模型主要关注个体车辆行为的影响，包括车辆跟随模型、元胞自动机模型等。而宏观模型通常使用流量、密度和平均速度来描述交通流的动态行为，可以分为连续模型和格子流体力学模型。1998年，Takashi Nagatani首次构建了描述堵塞过渡和交通流密度波的单车道格点动态模型，同时推导出mKdV方程的扭结-反扭结孤子解来描述拥塞流量的传播。随着车辆规模的不断扩大，多车道公路取代了单车道公路的出现，极大地缓解了城市交通压力。因此TakashiNagatani基于单车道情况，建立了双车道格子流体力学模型，揭示了变道对交通流稳定性的影响。后来，许多该领域的学者引入交通流量差、交通密度差、最优流量差和预期效应等交通因素，对双车道格子流体力学模型进行了扩展。

预期效应是交通流系统中一种有效的稳定策略，即司机可以根据下一时刻前车的交通状况调整自己的速度，众多学者已经证明了连续两格间的最优流量差在改善交通稳定性方面是有效的。但是到目前为止，对于具有自预期效果的最佳流量差的研究还很少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中自预期效果的最佳流量差的研究较少。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于司机自预期流量差效应的双车道交通流分析方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1：在双车道格子流体学模型的基础上，设计一个考虑自逾期流量差效应的函数项，使交通流仿真贴贴近于真实交通流，之后通过泰勒展开，并消除速度项获得其密度方程；

S2：利用线性稳定性分析，研究自预期流量差效应对交通流的影响；

S3：利用非线性稳定性分析，研究自预期流量差效应对交通流的影响；

S4：运用数值仿真模拟交通流运行，得到密度-时间图等图；

S5：司机自预期流量差效应能提高交通流的稳定性。

优选的，所述S1中包含以下步骤：

S1.1：首先确定双车道格子流体力学模型的微分方程，其表示为：

其中，为第n道变道到第m道时的速率，γ为无量纲的固定系数，简化后得到：

上述公式中，此外，双车道格子流体力学模型的演化方程为：

其中，上述公式中

S1.2：在双车道模型演化方程的基础上添加一个考虑自预期流量差效应的函数项：