Численное исследование транспортных потоков на основе гидродинамических моделей

• Автор: Морозов, Иван Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Цели настоящей работы

Научная новизна

Научная и практическая ценность

1. ОБЗОР МАКРОСКОПИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА.

1.1 Модель Лайтхилла Уизема Ричардса .

1.2 Модель Танака.

1.3 Модель Уизема.

1.4 Модель Пэйна и ес обобщения
1.5 Модель Эйва Раскла
1.6 Модель Чзана
1.7 Модели СисбсльМаузера
1.8 Практические приложения моделей.
2. СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ИНТЕНСИВНОГО ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ В МЕГАПОЛИСЕ.
2.1. Система уравнений автомобильного движения на ребре графа транспортной сети .
2.2. Система уравнений автомобильного движения в узлах графа транспортной сети .
3. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС.
3.1. Базовые интерфейсы i.
3.2. Рабо га с топологией.
3.3. Интерфейсы хранения данных .
3.4. Модели трафика
4. ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
4.1. Численная реализация модели
4.2. Результаты расчетов ,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.1
В результате данной работы проведено обобщение макроскопических гидродинамических моделей, описывающих автомобильное движение, с помощью алгоритма построения адекватного действительности уравнения состояния, определяемого по экспериментальным измерениям возможно, с использованием параметрических решений модельных уравнений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Москве (в которой, напомним, порядка трех миллионов автомобилей) со значительным опережением реального времени. Другими словами, основной проблемой при моделировании транспортных потоков является не ограничение по вычислительным мощностям (ресурсам памяти), а большая чувствительность описываемой реальной транспортной системы к входным данным (характеристики источников и стоков автомобилей) и не возможность собрать достаточно полную информацию о входных данных. Сегодня, популярный формат данных о транспортной системе в виде ОРБ-треков автомобилей позволяет контролировать (и тем самым, постоянно уточнять параметры, рассмотренных моделей и некоторых их важных обобщений. Имея информацию о том, как распределяются потоки, можно получать оценки матриц перемешивания в узлах графа транспортной сети, тем самым . К сожалению, такой способ также остается ч. Целью данной работы является обобщение макроскопических гидроди-^'г. При этом корректировке подлежит не только техническая сторона моделирования, но и общий подход к нему, а состав и структура разрабатываемого программного обеспечения должны быть детально проанализированы с целью возможности его дальнейшего развития. Для гидродинамической модели, описывающей автомобильное движение, построен алгоритм получения адекватного реальным транспортным потокам уравнения состояния, определяемого по экспериментальным данным (иногда с использованием параметрических решений модельных уравнений). Доказано, что именно вид уравнения состояния, замыкающего систему модельных уравнений и полученного из экспериментально наблюдаемого* вида фундаментальной диаграммы, - зависимости интенсивности транспортного потока от его плотности - полностью определяет все свойства исследуе-г мой феноменологической модели. Построен универсальный алгоритм формирования систем уравнений'/' граничных условий в точках ветвления графа транспортной сети (во внутренних узлах или на перекрестках) и замыкания краевых условий на всем графе транспортной сети. Полученные с учетом организации дорожного движения системы уравнений в узлах графа транспортной сети обеспечивают сквозную связь рассчитываемых переменных на всех его ребрах. Проверена работоспособность программного комплекса на реальных дорожных данных. В качестве примера транспортной сети использовалась одна из наиболее загруженных магистралей США - автострада 1- в районе залива Сан-Франциско. Для этого выбирался день, когда по данным системы РеМ8 (уууууу. Полученные результаты показали, что разработанная модель хорошо воспроизводит реальную ситуацию на дороге. На основе разработанного комплекса программ впервые выполнены численные расчеты динамики транспортных потоков города Москвы внутри графа Садового кольца, при изменении организации движения транспорта по Садовому кольцу с двухстороннего на одностороннее - против часовой стрелки. Проведенные расчеты показали, что наблюдается эффект увеличения пропускной способности транспортной сети внутри графа Садового кольца на %. В данной главе приводятся основные (с исторической точки зрения, и с точки зрения возможных приложений) макроскопические модели транспортных потоков. Основное внимания уделяется гидродинамическим аналогиям. Транспортный поток уподобляется сжимаемой жидкости с мотивацией, которая присутствует, например, в уравнении состояния транспортного потока (зависимости скорости потока от плотности). Ключевым понятием этого раздела является обобщенное решение начальной задачи Коши для закона сохранения, описывающего транспортный поток. Так, например, разрывы обобщенного решения интерпретируются, как границы заторов (переход от свободного движения к заторному). В г. Лайтхилла - Уизема (Уитема) - Ричардса (Ь\П), в которой поток АТС (вместо термина “автомобиль” и, тем более, “машина” в транспортной лите7 ратуре принято использовать АТС) рассматривается как поток одномерной сжимаемой жидкости (часто эту модель называют моделью Лайтхилла - Уизема). АТС). Полоса бесконечная в обе стороны, движение происходит слева направо (для определенности), нет источ ников и стоков автомобильных транспортных (автотранспортных) средств (АТС).