现有的交通流模型按照描述对象的不同主要分为两大类:宏观模型与微观模型。宏观模型以离散时间差分方程或连续时间微分为工具,引入并描述车流量Q、车流密度K和车速V等概括交通网络宏观物理量的概念之问的动态关系,它用于描述大量车辆的集体平均行为;微观模型研究单个车辆在不同道路和交通条件下的运动规律及相互作用,它用于描述单车在相互作用中的个体行为。在交叉口信号配时的控制对象主要是各交叉口间由于信号控制而形成的车队。车队对于交通流的描述粒度界于宏观模型和微观模型之间,既需要描述车辆的集体行为,又需要对由于道路条件不同对车辆的影响进行描述。现有的能描述车队的模型主要有车队离散模型、元胞自动机模型等。这类模型一般都有诸多的假设条件,使得在实际应用时难度很大。
图1 交通流模型
基于流体力学的交通流理论(Lighthilland Whitham,1955;Richards,1956)[1]是大多数宏观交通模型的基础,虽然并不完美,但它的不足很容易理解,理所当然被应用在交通工程分析中。但是,大多数的宏观交通流模型不根据OD来区分交通流,因此在道路交义口处的交通流常常使用固定的转弯比例或固定的流出率来模拟。事实上这两者都不是固定值,而是随时间的变化在不停的变化。1993年Newell[2][3][4]提出了一种改进模型,该模型预测link尾段的交通流量根据link首段的交通流量变化,不考虑中间点的行为。
CarlosF.Daganzo在1993年提出来CellTransmissionModel(CTM)模型[5],CTM模型能够根据仔细选择的中间点预测交通流行为,由于CTM模型分析简单,能够描述重要的交通行为,如排队的形成、波动、消散、拥挤波的逆向传播,因此目前有众多学者对其进行研究,该模型有广泛的应用前景。
[1]Lighthill,M.H.and GB.Whitham,(1955).On Kinematic Waves—II.A Theory of TrafficFlow on Long CrowdedRoads.Proceedings,Royal Society(London),A229,No.1178,PP.317-345.
[2]G.F.Newell,A Simplified Theory of Kinematic Waves in HighwayTraffic,PartI:GeneralTheory.Transpn.Res.,1993,V01.27B(4):281-287
[3]G.F. Newell,A Simplified Theory of Kinematic Waves in HighwayTraffic,PartIII:Multi-destination flows,Transpn.Res.B.,1993,V01.27B(4):305-313
[4]G.F. Newell,A Simplified Theory of Kinematic Waves in HighwayTraffic,PartII:Queuing
atfreeway bottlenecks.Transpn.Res.,1993,V01,27B(4):289-303
[5] Daganzo, C. F. (1993a).The cell-transmission model. Part I: A simple dynamicrepresentation of highwaytraffic.Research report,UCB-ITS-PRR-93-7, Institute of Transportation Stud ies,University of California,Berkeley.