路网混合交通流的流体力学模型与数值模拟研究

路网交通流模型与数值模拟研究对于提高路网建设的科学性和现有路网的使用效率都有着重要的意义。本项目旨在构建路网混合交通流的流体力学模型，并为模型设计快速的模拟算法。针对多车种构成的混合交通流，研究路网节点模型，并为模型设计有效的算法，确定不同车辆混合时的平衡速度密度函数，建立路网的多车种LWR模型。对多车道混合交通流，研究车辆换道行为的影响，确定换道流量，提出节点模型，构建路网多车道LWR模型和路网多车道高阶模型。拟将全离散中心格式和松弛格式推广到流通量间断的双曲守恒律方程，并用于求解路网多车种LWR模型。研究带源项双曲守恒律方程的半离散中心迎风格式和松弛格式，数值模拟路网多车道LWR模型和高阶模型。将数值模拟结果与实际数据比较，验证并完善数学模型和数值方法。研究相关交通流仿真系统，对路网交通流进行仿真分析，为科学地制定路网规划、发展先进的交通管理与控制技术提供理论指导。

本项目研究路网混合交通流的流体力学模型，并为模型设计快速的模拟算法。基于半离散中心迎风格式，构造了求解多车种LWR模型的高精度、高分辨率数值方法。以全离散中心格式和完全松弛格式为基础，为非均匀道路上的多车种LWR模型设计了高分辨率的数值解法。对多车道混合交通流，以速度梯度模型为基础，建立了三车道宏观交通流模型。构建了考虑坡道影响的交通流流体力学模型，并将其推广给出两车道的格子流体力学模型。将全速度差模型推广至两车道和三车道，并将模型分别应用于移动瓶颈和事故车辆对交通流的影响分析。探讨了考虑多预期和驾驶员反应延迟的格子流体力学模型和跟驰模型。通过对混合交通流的宏观、微观建模和数值模拟，揭示混合交通流的复杂特性，进而为合理地制定路网规划、发展先进的交通管理与控制技术提供一定的科学依据。项目实施中，在国内外重要学术期刊上发表学术论文11篇，其中SCI收录论文9篇；另有2篇被接收；培养硕士研究生2名，另有7名硕士研究生在读。