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其实这个帖子的大部分内容本人已经在中国交通技术论坛中已经谈论过，不过比较零碎，没有系统的阐述，对于交通流理论这个话题，可以说的内容很多，而且大家对于这方面内容的可能不大注意或是了解，想适当的说说，以期产生共鸣、质疑和讨论，希望得到大家的支持！
随着现代交通的飞速发展，将交通技术和交通科学割裂开分别独自研究或者不能紧密的合作已不现实，但是从我们调研的情况来看，国内交通工程、规划界人士、专家、学者著书写作是所依赖的交通流理论是国外八九十年代的内容，对于目前国际和国内交通流研究的现状并不是太了解！可以这样说，九十年代中后期交通流理论的一个飞跃（形成了目前所谓的“现代交通流理论”），国内的交通专家们没有赶上。因为这次飞跃需要研究者具有完备的数理功底。于是国内一些在数理科学方面做研究工作的科研人员敏锐地觉察到了这种变化，并且跟上了这个潮流，这些专家及其团队，诸如：上海大学 上海市应用数学和力学研究所的戴世强教授及其课题组，中国科学技术大学的吴清松教授及其课题组、汪秉宏教授及其课题组，华东师范大学的顾国庆教授及其课题组等等，在这个领域做出了杰出的工作，可以毫不夸张的这样说，我国目前的交通流理论研究是与国际上交通流研究同步的！
国内这两年就出了一本交通流理论方面的专著，就是大家可能比较熟悉的吉林大学王殿海教授编的《交通流理论》，首先从这本书说起。书中言，将交通流理论分为传统和现代两部分主要是根据研究的手段和方法来划分的。
所谓的传统交通流理论是指以数理统计和微积分等传统数学和物理方法为基础的交通流理论。其明显的特点是交通流模型的限制条件比较苛刻，模型推导过程比较严谨，模型的物理意义明确。而现代交通流理论是指以现代科学技术和方法（如模拟技术、神经网络、模糊控制等）为主要研究手段而形成的交通流理论，其特点是所采用的模型和技术不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义，而重视模型或方法对真实交通流的拟合效果。主要用于对复杂交通流想象的模拟、解释与预测。另外传统交通流理论和现代交通流理论并不是截然分开的两种理论体系，只不过是它们所采用的主要研究手段有所区别，在研究不同的问题时他们各有优缺点。
但是，我个人认为，王殿海的那本《交通流理论》的内容属于90年代中期的水平，其他的内容的在同样的一本介绍交通流理论的国外书上看过了，没有大的变化，我们当时上课用的就是国外的那本，说书不是书吧，应当算是综述类的文献吧！故此，实际上此书的大部分内容和国外那篇文献的内容雷同（应当知道我话中之意），已然没有什么可用的价值。但也可以作为了解的一个窗口吧！
现代交通流理论发展至今已经成为一门交叉性边缘学科，通过现场观测、理论建模、数值模拟和实时仿真，研究交通流的非线性动力学特征，总结车辆流、行人流在各种条件下出现不同交通状态的基本规律，诸如交通瓶颈的形成和疏导机理、交通激波的传播和消散规律、交通流从畅行相到同步相直到阻塞相的演变规律、交通信号控制的优化配时等等，为原有交通设施能力的充分利用、新的交通道路和设施的设计规划、以及交通系统的控制、管理提供必要的科学依据。故此，先进的交通流理论应用于交通工程可以产生重大的经济效益和社会效益。例如20世纪90年代，纽约市政府原拟修建通往新泽西的新隧道，交通科学家们利用交通流动力学知识，经过合理的建模和分析，调整了原有隧道的交通控制和管理系统，使交通流始终处于高流量的亚稳态，交通通行能力增加20％，从而取消了修建新隧道的计划，这是交通流动力学成功应用的一个范例。事实证明，解决“交通难”问题的根本出路在于发展交通科学技术及其基础理论（包括交通流动力学）。
对于可以这样说，九十年代中后期交通流理论的一个飞跃，形成了目前所谓的“现代交通流理论“这句话我想解释一下，同时下面这个认识也为国内交通流研究学者所认同的。这个飞跃分为几个小的突破，分别是
1.1992年开始,美国的罗斯阿拉姆斯国家实验室的Nagel等一帮研究人员将元胞自动机理论应用于交通流研究，将车作为独立的单元研究对象，给定了加速、减速、随机慢化和位置更新四条简单的规则，通过大规模的演化，得到了一系列与实际交通车辆运行结果一致的成果。这项激动人心的结果促使了众多的科研人员投入到了元胞自动机在交通流研究的工作当中，发展了NS模型（路段交通流）和BML模型（城市路网交通流）等模型，并延续至今。
2.1995年以后，Bando（日本人）引入了优化速度，改进了传统的跟弛（车）模型，使得利用优化速度的跟弛模型（OVM）能够确切的模拟实际的交通运行状况，同时，考虑了换车道规则后，采用优化速度的跟弛模型能够进行实际的交通仿真，这是一个重大的突破，意味着跟弛模型开始”真正“登上交通仿真的大舞台，并横扫这个领域，使得绝大多数交通微观仿真软件采用这个模型作为内核！
3.1995年，美国的著名交通流专家Carlos F. Daganzo质疑交通流的流体力学模型，唱起了流体力学模型的“安魂曲”（他文章的题目就是《交通流流体力学模型的安魂曲》）。指出各向同性的流体力学模型方程会导致类气体行为以及车辆倒退，即车辆未来的运动状态会受到后方车流的影响，这从而违背了车流运动为各向异性、驾驶员只对来自前方的刺激做出反应的基本特性（此处是假设没有超车因素）。为此，AW、张红军（加州大学伯克利分校，TRB副主编，同济大学长江学者）、姜锐（中科大）、薛郁（上海大学、广西大学）各自独立提出了各向异性的流体力学模型，解决了类气体行为以及车辆倒退现象，模拟结果符合实际的交通运行状况。这项工作持续到2002年，我国交通流研究工作者在其中做出了很漂亮的工作。
还有一些小的、断断续续的进展，但是哪项科学的重大进展不是由多个小的突破带动的呢？由此，现代交通流理论的研究逐步摆脱了传统的半经验方法，从多方面入手，建立比较完善的交通流理论，并将交通流理论应用于城市实际交通，编制比较成熟的交通流监控、管理及规划软件。
目前来看，交通流理论呈现百家争鸣的局面，既有考虑总体流动特性的宏观模型，也有考虑单一车辆行为的微观模型。研究的方法包括跟驰模型、动力学模型、动力论方法及元胞自动机方法等。但是，由于交通流临界行为的复杂性，交通流理论迄今还未形成完整的体系，许多交通现象还未得到合理的解释，特别是随着高新技术在交通运输领域的广泛应用和全球范围内各种“智能运输系统”研究计划的实施，交通运输的发展远远超前于交通流理论的发展，交通流理论的研究必须奋起直追，才能跟上实际的交通发展。
另外，我个人认为交通流动力学是贯穿交通流理论的的主线，他的发展过程充分显现了交通流理论的进展，时至如今，研究方法的多样化也没有使得交通流动力学的发展减弱！比如，香港大学的黄仕进副教授提出了muli-class LWR模型（多等级车流的LWR模型），即按照车速大小划分车流，这项研究使得交通流的流体模型进入了一个新的发展高度。诚然，交通流动力学分析模型的最大缺点就是不够直观。故此，另一类交通流模型——元胞自动机模型则以其灵活性、简单性和在计算机上的易操作性而引起人们极大的兴趣，研究人员在这个领域投入了大量的工作，取得了丰硕的成果！
并且我认为对与交通流进行动力学分析研究的都是从属于交通流动力学，由于目前交通流研究的领域很杂，界定的范围不确定使得这个认定不是统一的！通常的话，目前交通流研究是按照模型研究来划分的，主要分为微观模型和宏观模型。
但是，由于我国的实际情况——科学和技术的脱节，国内许多交通工程界专家、学者对我国交通流理论研究的现状不了解。当然，目前，从我个人了解的情况看来：东南大学的王炜教授、清华大学的陆化普教授以及公安部交通管理科学研究所的王长君副研究员开始认真接触这批交通流理论研究学者，想搭建桥梁，促成交通科学和交通工程的融合！
总之，希望能够在交通界能够注入一种新的活力，使得新的科学理论能够较快的应用到实际，为解决我国的交通问题出谋划策！
以上观点是我个人的浅见，还望大家批评指正！
[ 本帖最后由 水寿松 于 2009-4-28 21:27 编辑 ] |
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发表于 2004-5-13 19:39:07
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