基于排他过程的城市网络交通流演化机理及其解析分析

Traffic congestion has become an obstacle of urban development. We need to study the mechanism of traffic flow evolution to uncover the aggregation, propagation and dissipation of traffic congestion. And the cellular automanton models are widely used in simulations of traffic flow, but they are difficult to be analyzed theoretically and quantitatively. Exclusion process is the special case of one-dimensional cellular automanton model, has the advantage that can be analyzed. This project will obtain and analyze the traffic empirical data to disclose the evolution characteristics of traffic congestion. We will carry out the microscopic simulation of urban network traffic flow with exclusion process, considering driving behaviors, roads and intersections. Based on the in-depth study of urban network traffic flow evolution, we will carry out theoretical analysis with different approaches under different conditions. The project combines traffic empirical data analyses, microscopic simulations and theoretical analyses to disclose the mechanism of urban network traffic evolution. The outcomes will deepen the understanding of complex urban traffic system and benefit the alleviation of traffic congestion.

交通拥堵已经成为制约城市发展的难点问题，需要研究交通流演化的机理，以揭示交通拥堵形成、传播和消散的规律，而常用的元胞自动机模型可从数值模拟角度研究交通流，很难进行理论解析以定量分析。排他过程（Exclusion Process）是一维元胞自动机模型的特例，具有可理论解析分析的优势。本项目拟通过对城市交通实测数据进行获取和分析，掌握交通拥堵的演化特性；采用排他过程进行城市网络交通流的微观仿真，考虑车辆驾驶行为、路段和道路交叉口，对城市网络交通流的演化进行深入的研究；在此基础上，针对不同情形，提出不同的解析方法进行理论分析。交通实测数据分析、微观仿真和理论解析相结合，揭示城市网络交通流演化的机理。项目研究将加深人们对城市交通这一复杂系统的认识，有助于城市交通拥堵的缓解。

交通拥堵已经成为制约城市发展的难点问题，需要研究交通流演化的机理，以揭示交通拥堵形成、传播和消散的规律，而常用的元胞自动机模型可从数值模拟角度研究交通流，很难进行理论解析以定量分析。排他过程（Exclusion Process）是一维元胞自动机模型的特例，具有可理论解析分析的优势。本项目拟通过对城市交通实测数据进行获取和分析，掌握交通拥堵的演化特性；采用排他过程进行城市网络交通流的微观仿真，考虑车辆驾驶行为、路段和道路交叉口，对城市网络交通流的演化进行深入的研究；在此基础上，得出了合适的解析方法进行理论分析。我们发现道路交叉点处的运动规则、路段上道路数量会对道路状态产生影响。在城市道路的交叉口处，车辆运动规则决定着交叉口上下游道路的状态。在城市交通路网的分析中，需要考虑在交叉点汇交的各条道的上游和下游路段的状态。因此，在分析城市特定道路上的交通状况时，需要综合整个城市的交通状况；也可根据需要，对交叉点处的车辆运动，实施不同的通行规则以达到优化特定交叉口交通通行状况的目标。本项目的研究有助于加深对城市交通的认识，有助于城市交通拥堵的缓解。项目实施中，发表SCI论文3篇，国内高校学报论文1篇。参加国内会议2次，作报告1次，培养在读硕士研究生3名。