[科普中国]-多态速度-密度模型

多态速度-密度模型(multi-regime speed-centration model)是指交通流中的速度与密度之间的关系式适用于不同交通密度情况下的模型。例如伊迪(Edie)提出的速度-密度交通模型。

简介多态速度-密度模型(multi-regime speed-centration model)是指交通流中的速度与密度之间的关系式适用于不同交通密度情况下的模型。例如伊迪(Edie)提出的速度-密度交通模型1。

交通流交通流3个基本参数也即3要素：流量、速度、密度是描述流体特性的关键参数。交通流基本图是表征交通流3参数之间相关关系的模型，是交通流区别于其他流体的重要特征。因此，交通流基本图在交通流理论与交通工程实践中都扮演了重要的角色。在交通流动力学研究中，需要采用流量-密度关系模型来分析交通流中的扰动传播特性与交通流稳定性；在通行能力分析中，需要采用速度-流量关系模型来确定道路服务水平2。

简史早在1935年，格林希尔治 (Greenshields)就通过实测数据的分析提出了第1个速度-密度模型。尽管该模型在最初研究时所使用的数据存在一些问题，但格林希尔治速度-流量的抛物线模型还是具有开创性意义的。它提出的速度-流量抛物线关系基本上反映了这两个参数的变化趋势，多年来一直被广泛采用，包括美国《道路通行能力手册》的1965年版和1985年版。此外，该模型还提出了一种重要思想：只要确立了速度-密度关系模型，速度-流量关系模型、流量-密度关系模型也可相应确定，这也是近年来相关研究的主要思路之一2。

发展从格林希尔治模型开始，交通流速度-密度关系模型的研究历经了近80a的发展，取得了许多富有重要意义的研究成果。我国的许多学者也针对中国的道路条件与交通流运行特性建立了一些速度-密度关系模型。然而，不同类型的模型具有不同的模型结构与参数、采用不同的标定数据源，因而对模型的适用性受到较大影响。梳理近80a来国内外学者提出的重要的速度-密度模型，通过我国实际数据的标定、验证、对比分析与评价，分析不同模型在我国的适用条件与稳定性，为选择适合我国道路交通条件的速度-密度模型提供理论与实践的支撑1。

典型速度-密度关系模型典型的交通流速度-密度关系模型主要可以分为2类：单段函数和多段函数。单段函数是指通过单一的函数形式描述整个交通状态下的速度-密度模型；多段函数主要考虑在不同的交通状态下，速度-密度关系模型呈现不同的函数形式，一般将交通状态分为畅通、拥堵2种状态。典型的多段函数有伊迪模(Edie)型、改进格林伯模型、三段线性模型等。由于多段函数的对交通状态的分类比较复杂且难于应用，因而主要针对单段速度-密度模型进行对比分析与验证3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学