突发事件下交通拥堵复杂物理特性及动态路径诱导策略研究

Incorporating the existing road traffic flow theory, this study aims to establish the temporal-spatial traffic jamming model on urban road networks which are generated by the proper planar network growth rule. Considering the traffic incident, this study will reveal the complex physical characteristics of traffic congestion by analyzing its emergence, diffusion and dissipation processes. With fully utilizing the frontier research results in the routing strategies of complex network theory and road traffic flow theory, the project will lead to in-depth understanding and development of dynamic route guiding strategy for travelers to alleviate the propagation of traffic congestion and to promote the dissipation of traffic congestion under traffic incident applying theoretical analysis and computer simulation. Furthermore, this study will sharpen our understandings of urban traffic system as a complex giant system. It is beneficial to enhance modern city’s capability in respect to prevention, management and alleviation of traffic congestion while encountering traffic incident.

本项目拟融合已有道路交通流理论，采用合适的平面网络生长规则，生成并逼近现实的城市道路网络，建立城市路网车流时空演化模型；考虑突发交通事件，研究此时路网中交通拥堵的生成、传播、消散等车流的复杂物理特性；基于突发事件下交通拥堵传播规律，充分利用复杂网络交通路径策略和交通流理论的前沿成果，理论分析和计算机仿真相结合，探索有效的动态路径诱导策略来抑制交通拥堵传播和实现交通拥堵消散。本项目将加深人们对城市交通这一复杂巨系统的认识，有助于提高城市预防、控制及缓解突发性交通拥堵的能力。

本项目研究了突发事件下交通拥堵复杂物理特性及动态路径诱导策略研究。在突发事件交通拥堵复杂物理特性方面，主要研究了在复杂网络中，当信息包带偏好传输时，网络中的突发事件或极端事件在不同度节点中的发生概率。研究发现，当信息包在网络传输过程中，偏好选择度大节点进行传输时，度小节点中的突发事件发生概率远大于度大节点中的发生概率；当信息包偏好选择度小节点进行传输时，度大节点中的突发事件发生概率远大于度小节点中的发生概率。理论分析得出了在不同偏好传输策略下，不同度节点中突发事件发生概率的精确解。另外还发现了，在无标度网络、小世界网络和随机网络中，都存在一个最优的路由参数，使得网络中突发事件、极端事件发生的总次数最小。在动态路径诱导策略方面，研究了不同路径诱导策略下，网络的最优交通资源分配。交通资源分配包括节点传输能力资源，网络连边带宽资源，通过理论分析和计算模拟得出了这两种资源在不同路径诱导策略下的最优分配方案。通过比较不同路径诱导策略中的交通资源最优分配方案，发现在最短路径诱导策略中，当节点传输能力及连边带宽资源分别按节点和连边的介数分配时，网络能获得最大交通容量。本项目公开发表SCI论文2篇，分别发表在《European Physical Journal B》、《Chinese Physics B》上，达到了申请书中的预期研究目标。