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随着经济的高速发展,交通问题日益突出,交通流的研究越来越引起人们的广泛关注。本文的主要工作是将目前广受推崇的加权本质无振荡(Weighted Essentially Non-Oscillatory,简称WENO)方法用于交通中普遍存在的公路上车辆运动问题的研究。同时,考虑更多因素对司机的影响,建立新的模型。
自1994年Liu,Osher和Chan等人提出WENO方法以来,近十几年迅速发展,已广泛应用于天文、物理、力学等众多领域。它的主要优点是在解的光滑区域,它又可以达到高精度,同时,在解的间断处保持方法的稳定性和无振荡。
车辆运动的模型问题,自1955年Lighthill、Whitham和Richards提出LWR模型以后,陆续有很多学者开展了该方向的研究。本文回顾了宏观模型的发展历史,对口前流行的一些模型利用WENO方法开展了数值研究。结果表明,与其他离散差分方法,比如迎风格式、Lax-Friedrichs格式和Lax-Wendroff格式相比,WENO方法具有高精度和本质无振荡性,同时能更好地体现拥塞等交通现象。
此外本文从全速度差跟驰模型出发,考虑前面两辆车的信息对跟驰车运动轨迹的影响以及相邻车辆间的粘性阻力,在姜锐模型的基础上,建立了一种新的跟驰模型,通过微观-宏观参量转换关系将其转变为一种新的交通流动力学模型,并且运用3阶Runge-KuttaWENO方法进行了数值模拟。