الكاتب: Maxwellsdemon

حركة المرور في المدينة الكبيرة، لا تجعل الناس يشعرون بالقلق. سنوات من "منقاد"، وكنا قادرين على الصباح والمساء وجه ازدحام الذروة المرورية بهدوء قد يكون من المتوقع. ولكن تلك الاختناقات المرورية غير متوقعة أو جعل الناس مجنون: في بعض الأحيان الكثير من حركة المرور، وتشكيل ممر، لا الحادث لم تتوقف السيارة، وسرعة حركة المرور تنخفض فجأة، حتى كل قطعة من حركة المرور في طريق مسدود. هذا هو في كثير من الأحيان يؤدي إلى الازدحام المروري كنت في وقت متأخر عن موعد.

هذا المحير انسداد خبراء المرور ب " شبح من الاختناقات المرورية "(فانتوم الاختناقات المرورية). لمعرفة والرياضيين وقد اقترح العديد من النماذج حتى علماء الفيزياء ومدوا يد العون، وأخيرا وجدت الجواب. القصة، دعونا نبدأ من البداية.

الدراسات السابقة: مع نموذج سيارة

ويرافق الازدحام المروري بظهور نموذج T فورد. بعد يستخدم فورد إنتاج خط التجميع الحديثة، تم تحسين كفاءة إنتاج السيارات إلى حد كبير، تليها الانتشار السريع للسيارات وأدى أيضا إلى تدهور ظروف حركة المرور. من قضية ازدحام المرور جذبت انتباه علماء الرياضيات، ولكن النظرية وعلم التحكم الآلي أنظمة الناشئة أيضا يبدو لاظهار عديمة الفائدة في هذه المسألة في ذلك الوقت. من أجل تطبيق نظرية التحكم الآلي، كما ويجب ان الفردي تحليل أول وحدة حركة مرور السيارات السلوك الحد الأدنى. في عام 1950، يقترح الدكتور روبرت هيرمان طريقة ديناميكية على أساس نظرية مع السيارة، ومن ثم إلى عام 1953، علماء أنابيب Reuschel واقترح نموذج رياضي كامل. العناصر الأساسية لهذه النظرية هو أن سائق تميل دائما للحفاظ على مسافة معينة من الجزء الأمامي من السيارة، والجانب الحالي لتسارع السيارة من شأنها أن تعجل لمواكبة له، وإذا كان أمام السيارة التي سوف تبطئ مع التباطؤ المفاجئ لتجنب الاصطدام. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض ردود الفعل سائق الوقت T، ويعتقد الباحثون وفقا لذلك في الوقت t + T بعد تسارع السيارة في الوقت t ستكون سرعة سيارتين، الفرق بعد وظيفة:

هذا النموذج النظري هو المستخدمة:

على الرغم من أن هذا النموذج هو معقول من الناحية النظرية، ولكن أيضا بما فيه الكفاية لبنية رياضية كاملة، ولكن نظرا لعدم وجود أدلة كافية لدعم علمائها تم استجوابه لفترة طويلة من الزمن.

ربما كنت تشعر من ازدحام المرور تتحمل أيضا جزءا من المسؤولية، بعد ذلك بوقت قصير، بدأت شركة جنرال موتورز معملية على سلوك الناس أثناء القيادة أجرت أبحاثا. في ذلك الوقت، ترأس الدكتور هيرمان رئيس المختبر لاري هوفستيد دعوة لمزيد من الدراسة مع أكثر من نموذج سيارة. من أجل إثبات صحة هذه النظرية، الفيزياء استخدام ميزة الأرض تثبت جنرال موتورز في التجربة لبناء حركة المرور الطريق الدائري تجارب محاكاة التدفق. أنها المصد الخلفي والمصد الخلفي للسيارة في مقدمة السيارة مع خط رفيع جميعا، من قبل سيارة تقل حساب المحور المسافة بين السيارتين، وحصلت على تشغيل مختلف للاختبار. النتيجة النهائية أثبتت السيارة بعد تسارع لديه علاقة قوية مع السرعة النسبية بين الأمام والخلف، هذه العلاقة حيث يوجد نحو 1 في الثانية وبفارق زمني "عامل المكتسبة"، والعامل يبدو أن تعتمد على المسافة بين المركبات. النتائج النهائية التي نشرت في 1958 "بحوث العمليات التقرير،" من "مع نموذج سيارة" ليتم الاعتراف بها.

مع القياس السوائل ظروف حركة المرور

ولكن المشكلة هي أبعد ما تكون عن حلها. في حين أن النموذج التالي سيارة لمحاكاة سلوك السائقين، ولكن لا يمكن أن يقول لنا حالة المرور كله هو مثل. لكن علماء الفيزياء لاحظ أنه مع سلوك وسلوك الجزيئات في سيارة نموذج سيارة السائلة مماثلة، ثم أعطت نظرية التحكم الآلي وسيلة لالفيزياء الإحصائية. في عام 1955، والباحث البريطاني ايتهيل ومستوحاة من ويتمان مع موديل السيارة، وتدفق حركة المرور كشيء السائل من واحد "جزيء سيارة" تتألف وبالمقارنة مع السائل الفعلي، قد يكون القياس التالية:

اتبع ذلك السائل الفعلي قد وضع المعادلة التالية:

(1) معادلة الدولة

(2) معادلة الاستمرارية

(3) معادلات الحركة

وبهذه الطريقة، وكثافة حركة المرور من القمم والوديان يمكن استيعابهم للتقلبات في الماء. ولكن في ذلك الوقت، هذه النظرية لا يتفق مع البيانات الفعلية هو خير، ويرجع ذلك إلى تدفق حركة المرور السوائل هذا، وهناك بعض الاختلافات الحقيقية. على سبيل المثال، وهذا النموذج لا يأخذ بعين الاعتبار آثار السرعة والقصور الذاتي. في نفس الوقت هذه المعادلات الشروط المطبقة هي السوائل في التوازن، عندما القليلة المركبات على الطريق عندما لم تكن هذه الفرضية مشكلة، ولكن في الوقت ساعة الذروة (هذا هو بالضبط الوضع الذي نحن في كثير من الأحيان تريد تحليلها)، التي فرضية ليست كما مفيدة. والعلاقة بين السرعة والكثافة ليست كما افتراضية كما كان من قبل. ومع ذلك، هذا النموذج أول من اقترح فكرة استخدام نموذج السوائل لتدفق حركة المرور على محاكاة، ومنذ ذلك الحين، "المرور" لم يعد مجرد استعارة، ولكن نموذج رياضي حقيقي .

"موجة انفجار" محاكاة ازدحام المرور

بعد ذلك، وحركة المرور تتدفق نموذج من السيارة وبعد عدة مرات من التحسينات. على سبيل المثال إلى استمرار الظروف معدل مرتفع ترتيب لحساب تأثير الجمود و، أو إدخال المعلمات سرعة الصوت ومعامل اللزوجة للسائل، مقارنة بالمياه من لتدفق حركة المرور، ولكن لمقارنة حركة المرور كما القطران لزج أو العسل. في عام 2012، وهناك دراسة فيما يتعلق توليد ونشر انسداد. ووجد فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنه مع الفكر المعتاد في كثير من الأحيان انسداد مختلف الناجمة عن عملية غير صحيحة سائق، حتى لو كان جميع السائقين لا تزال مسدودة من خلال اي خطأ يولد، والذي هو السبب شبح من الاختناقات المرورية. بسبب السرعة بين المركبات المختلفة غالبا ما يكون هناك تمييز على ما يرام، ولكن هذه الخلافات تتراكم وتشكل كثافة حركة أقصى مكان نقطة. كانت تتجاوز عتبة معينة تسمى أقصى نقطة "طفل انسداد" . هذا "الطفل انسداد" تتحرك أبطأ قليلا من سرعة حركة المرور، وسوف لا تذهب بعيدا. ومثل انسداد ينتشر تدريجيا تتراكم في قائمة الانتظار، يحدث الكثافة المرورية قفزة تشكيل أخيرا الذروة، ما يسمى ب "انسداد موجة" وبالتالي تنتج. عن طريق حساب ووجد الباحثون ان الموجات الزلزالية هذه "الموجة انسداد" طريقة انتقال تشبه الى حد بعيد وقوع الانفجار، ويمكن توقع سلوكها من قبل بعض معادلة الموجة.

في الواقع، يمكن بالفعل أن تطبق هذه النظرية للسيطرة على حركة المرور الفعلية في. باستخدام ما يعرف باسم "الموجة الخضراء" الحركة دليل نمط حركة المرور يمكن أن تحل على نحو فعال "الوهمية ازدحام المرور" في بداية المقال المذكور، فإن فكرة هذا النهج هو أنه منذ كثافة حركة المرور مثل ذلك موجة من التقلبات، طالما كل حزمة الموجة، عندما يصل إلى تقاطع لمنحهم الضوء الأخضر، عندما الذروة بعد الافراج من قبل الاتجاه الآخر من السيارة. وهذا يجعل وقد تم تحسين وقت الانتظار العام . في نفس الوقت هذا كان أيضا سرعة السيطرة على السيارة، سرعة السيارة أعلى من سيضطر المتوسط إلى الانتظار في حين أن السيارة أقل من متوسط السرعة سوف يكون محاولة للقبض على قمة. نظرية تدفق حركة المرور هي نموذج الفيزياء لهذه القضية المتشعبة القائمة من محاولة ناجحة. مع إجراء مزيد من البحوث في هذا المجال، وربما حل مشكلة الازدحام المروري الذي يحتوي على الجواب.

المراجع:

Denos C. جازيس نظرية الحركة تأسست. عمليات البحث التقرير 2002 (المؤلف هو عضو في فريق البحث نموذج تدفق حركة المرور العامة في وقت مبكر، وهذا هو حجم بحوث العمليات 50، رقم (1) مقالات لإحياء قضية الذكرى الخمسين لمجلة في مقال، تسجيل نظرية الأولى من تدفق حركة المرور رائد الخبرة البحثية)

نغ، الهيدروديناميكية نموذج هجين سرعة منخفضة حركة المرور في المدن. ميكانيكا، 1994

حركة المرور النمذجة - فانتوم الاختناقات المرورية وJamitons السفر

هذا المقال من شبكة شل

إعادة النشر، يرجى الاتصال أذن sns@guokr.com

المساهمون الاتصال scientificguokr@163.com