Derivation of a Fundamental Diagram for Urban Traffic Flow
尽管城市交通流的重要性，只有少数理论方法来确定宏观交通变量之间的基本关系，如交通密度，利用率，平均速度，行程时间。在过去，经验测量主要通过拟合曲线来描述。在这里，我们从交叉口的交通流模型中获得预期的基本关系，这表明最近测量的城市流的基本图可以系统地理解。特别地，这允许根据延迟车辆的利用率和/或平均数量来导出平均行驶时间和平均车辆速度。
2009-02-04 physics.flu-dyn physics.soc-ph
Constructing set-valued fundamental diagrams from jamiton solutions in second order traffic models
本文证明 Payne-Whitham 与 Aw-Rascle-Zhang 等二阶宏观交通模型可通过 jamiton 行波解系统产生拥堵区的集值基本图，从而内在再现多交通相位。
2013-06-10 math.AP nlin.PS physics.soc-ph
Multi-class fundamental diagrams from the Prigogine-Herman-Boltzmann equation
本文的目的是从类气体动力学交通模型出发，建立多类交通流的理论基本图。我们从Prigogine-Herman-Boltzmann方程的多类推广开始构建该系统的基本关系。我们表明，存在一个临界密度，这取决于相对浓度的慢，快用户，并描述了一个过程，以找到阈值。最后，我们的流量密度关系的两类混合车辆的文献中的经验数据进行了对比。
2019-02-14 cond-mat.stat-mech physics.app-ph physics.soc-ph
Three-dimensional Fundamental Diagrams of Five-neighbor Particle Cellular Automata
Heisei International University（平成国际大学）；Waseda University（早稻田大学）
针对二维基本图多值的五邻居粒子元胞自动机，通过引入第二密度使平均流唯一确定，构建三维基本图，并验证实值最大-加扩展下单值结构的保持性。
2026-06-11 nlin.CG physics.soc-ph
The fundamental diagrams of elderly pedestrian flow in straight corridors under different densities
全球人口正在老龄化，各国在满足老年人的交通需求方面面临着持续的挑战。在本研究中，我们调查了老年人在直线走廊中的运动特征，并与年轻人进行了比较。在实验室实验中，老年人的自由速度（约1.28m/s）明显低于青年人（约1.4m/s）。结果发现，老年人的基本图与年轻行人的基本图呈现出相似的趋势。然而，在相同的密度，老年人的速度总是低于年轻人的观察密度范围内（< 3.0 m2）。当考虑由低密度行人运动计算的平均速度时，两个归一化的基本图吻合得很好。通过分析行人的边界距离、最近邻点以及空间分布区域，探讨了产生差异的原因。研究结果可为改善行人造型及设计更适合长者的行人设施提供参考。
2018-12-15 physics.soc-ph
Analytical derivation of a three-dimensional fundamental diagram for a real-valued max-plus particle system
Faculty of Fundamental Science and Engineering, Waseda University（早稻田大学基础科学与工程学院）；Faculty of Advanced Science and Technology, Ryukoku University（龙谷大学先进科学技术学部）；Faculty of Information Design, Heisei International University（平成国际大学信息设计学部）
研究实值max-plus粒子系统，推导三维基本图，证明偏差收敛于零，并揭示有理初始数据下轨道周期性与精确关系。
2026-10-02 nlin.CG nlin.SI physics.soc-ph
Three-phase traffic theory and two-phase models with a fundamental diagram in the light of empirical stylized facts
尽管有大量的经验数据集和交通建模的悠久历史，高速公路上的交通拥堵理论仍然是非常有争议的。在这方面的贡献，我们比较Kerner的三相交通理论与交通模型的相图方法与基本图。我们讨论了不一致的使用术语“交通相”，并表明，三相交通理论所要求的模式可以用简单的两相模型再现，如果模型参数被适当指定和因素特性的真实交通流被认为是，如噪声或异质性或实际的高速公路设计（例如组合的关闭和入口匝道）的影响。相反，我们表明，模型创建重现三相交通理论创建类似的时空交通状态和相关的相图，无论参数是否意味着一个基本的平衡或非唯一的流量密度关系图。总之，有不同的方式再现的经验程式化的时空拥堵模式的事实总结在这方面的贡献，它似乎可以克服的争议，更精确的定义的科学术语和更仔细的比较模型和数据，考虑到测量过程的影响和正确的详细程度的交通模型。
2010-04-30 physics.soc-ph
On the fundamental diagram of traffic flow
提出了一种新的交通流流体动力学模型。该模型通过对速度方程规定更一般的源项，推广了Aw和Rascle [SIAM J. Appl. Math. 60 916-938]和Greenberg [SIAM J. Appl. Math. 62 729-745]的模型。当考虑到松弛和反应时间时，这个源项可以由实验数据物理地激发。特别是，新的模型有一个（线性）不稳定的制度，在交通动力学观察。我们开发了一个数值代码，解决了相应的平衡定律系统。将我们的代码应用于各种各样的初始数据，我们发现所观察到的交通流的基本图的逆$λ$形状。
2005-03-11 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Fundamental diagram of vibration-driven vehicles
本文通过实验研究一维振动驱动车辆阵列的流量基本图，揭示密度、引入顺序及碰撞作用对平均速度的影响。
2023-11-02 physics.soc-ph
Comparison of Pedestrian Fundamental Diagram Across Cultures
速度和密度之间的关系与行人动力学的每一个自组织现象有关，并提供了定量分析它们的机会。但即使是最简单的系统，如走廊中的行人流，这种基本关系也没有完全理解。指南和教科书中对这一特征的说明存在很大差异，反映了文献中记录的矛盾数据库和有争议的讨论。在这方面的贡献，它是研究是否文化的影响和走廊的长度可以是这些偏差的原因。为了尽可能减少无意的影响，选择了一个自由度降低的系统，因此是最简单的系统，即行人在封闭边界条件下沿着一条线的运动。据发现，印度测试人员的速度是较少依赖于密度比德国测试人员的速度。令人惊讶的是，印度人的无序行为比德国人的有序行为更有效。如果没有任何统计措施，就无法得出是否存在差异的结论。通过假设检验，定量地发现这些差异是存在的，这表明行人的基本图的文化差异。
2009-03-01 physics.soc-ph
Structure of road networks and the shape of the macroscopic fundamental diagram
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln（科隆大学理论物理研究所）；Centre d’Analyse et de Mathématique Sociales (CNRS/EHESS)（社会分析与数学中心（CNRS/高等社会科学学院））
本文通过数值建模和维度分析，提出了路网结构与宏观基本图流量和密度缩放关系的理论框架。
2023-10-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Fundamental Diagram of Pedestrian Dynamics by Safety Interspace Model
NaSch模型是一种经典的高速公路交通一维元胞自动机（CA）模型。然而，由于车辆和行人之间的动力学差异，它不适合模拟行人动力学。在NaSch模型的基础上，提出了一种新的安全间距模型，用于研究单行行人流。我们对Seyfried在2006年的实验进行了定量模拟和再现，并利用实验数据对模型进行了验证。将安全空间定义为流速的线性函数，并引入正态分布的随机变量来描述空间认知的随机性。同时，将NaSch模型在空间划分上由单网格模式扩展为多网格模式，以提高空间分辨率。结果表明，通过三个模型参数的选取，新模型能够忠实地再现经验数据的基本图形的典型形态。模拟得到的速度-密度曲线可以反映出经验数据所观察到的基本图上的不连续区域。此外，我们再现了走走停停的波和相位分离到一个停车区和行人在高密度缓慢行走的区域。
2012-06-11 nlin.CG physics.soc-ph
Properties of pedestrians walking in line - Fundamental diagrams
我们目前的实验结果获得的一维流动，使用高精度的运动捕捉。获得完整的行人轨迹。在本文中，我们专注于基本图，以及瞬时速度和空间车头时距（到前车的距离）之间的关系。虽然后者被发现是线性的，在以前的实验中，我们表明，这是一个分段的线性行为，发现如果更大的密度范围被覆盖。事实上，我们的数据清楚地展示了三个不同的制度，在行人的行为，遵循对方。这些制度之间的过渡发生在约1.1和3米的空间车头时距，分别。这一发现可能对未来的建模有用。
2012-03-23 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Influence of individual factors on fundamental diagrams of pedestrians
近年来，已经发表了许多研究，涉及行人的个人特征对基本图的影响。这些研究比较了一个群体中个人的累积数据，这个群体在一个人的因素方面是同质的，如年龄，但在其他因素方面是异质的，如性别。为了研究所有确定的以及不确定的人为因素的影响，个别的基本图介绍和分析使用多元线性回归。因此，我们考虑了一个由不同年龄、性别和身高的学生组成的单列学校实验。对出现在不同跑步中的单个个体进行分析，以研究人类因素（如身高、年龄和性别）以及所有其他未知的个体效应（如动机或注意力）对个体速度的影响。分析表明，对于学生来说，年龄和身高有很强的相关性，因此，年龄可以忽略不计。此外，研究表明，性别的影响很弱，其他不可测量的个人特征的影响比身高更强。在进一步的步骤中，使用混合模型以及多重线性模型。在这里，它表明，混合模型，考虑所有其他未知的个人效应的每个人作为一个随机因素是更可取的模型，其中个人的速度只取决于变量的车头时距，高度，和所有其他未知的个人效应作为固定因素。
2022-02-26 physics.soc-ph
The fundamental Diagram of Pedestrian Model with Slow Reaction
慢启动模型是模拟车辆交通的一种经典的元胞自动机模型。然而，据我们所知，慢启动效应没有考虑到行人动力学建模。我们验证了行人和车辆之间的相似行为，并提出了一个新的格子气（LG）模型称为慢反应（SR）模型来描述行人的延迟反应在单行运动。我们模拟和再现的Seyfried的研究中心Julich的现场实验，并使用其经验数据来验证我们的SR模型。我们比较SR模型与标准LG模型。我们在SR模型中对慢反应ps的不同概率进行了检验，发现ps=0.3的模拟数据与经验数据拟合最好。SR模型的平均速度的均方根误差小于标准LG模型。在ps=0.1~0.3的范围内，模拟得到的速度-密度基本关系图与现场实验结果基本一致。SR模型基本图中的个体速度分布与经验值的吻合程度比标准LG模型好。此外，我们还通过模拟观察到行人流中的走走停停波和相位分离现象。我们用SR模型再现了间隙分布不均匀的现象，而标准LG模型没有实现。SR模型能较好地再现行人流时空结构的演化，比标准的LG模型更接近Seyfried的实验结果。
2012-06-12 physics.soc-ph
Multivalued fundamental diagrams of traffic flow in the kinetic Fokker-Planck limit
University of Insubria（因苏布里亚大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Polytechnic University of Turin（都灵理工大学）
本文研究了微观动力学对车辆流宏观性质的影响，通过不同期望速度的选择，分析了流量-密度和速度-密度图的定性结构，并恢复了多值图的存在性。
2016-07-27 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
On How Traffic Signals Impact the Fundamental Diagrams of Urban Roads
本研究针对交通信号对城市道路基本图的影响问题，提出将传统基本图参数建模为信号方案因素函数的简约公式，经盐湖城道路数据验证，深化了信号设置对拥堵模式影响的认知。
2025-01-10 cs.ET eess.SP physics.soc-ph
Enhanced empirical data for the fundamental diagram and the flow through bottlenecks
近年来，已经提出并应用了几种模拟行人动力学的方法，例如用于出口路线的设计。然而，到目前为止，没有太多的注意力已经支付给他们的“定量”验证。这种不令人满意的情况属于不确定和矛盾的实验数据基础。基本图，即流量或速度的密度依赖性，可能是最重要的关系，因为它连接了描述人群动态的基本参数。但不同手册中的规格以及实验测量结果差异很大。瓶颈流也是如此。经过全面审查的实验数据库，我们给出了一个调查的研究项目，包括实验多达250人进行良好控制的实验室条件下。高精度测量每个人的轨迹，以分析基本图和通过瓶颈的流量。轨迹允许研究测量的方式如何影响所产生的关系。令人惊讶的是，我们发现这些方法之间存在很大的偏差。这可能是上述文献中出现偏差的原因。这些结果对于比较不同背景下获得的实验数据和验证模型具有特别重要的意义。
2008-10-10 physics.data-an physics.soc-ph
The Fundamental Diagram of Pedestrian Movement Revisited
行人运动的密度和速度之间的经验关系没有得到完全分析，特别是在确定中密度和高密度关系的“微观”原因方面。研究这种依赖性的最简单的系统是行人沿着一条线的正常运动（单行运动）。本文介绍了该系统在实验室条件下的实验结果，并讨论了以下意见：数据显示的速度和密度的倒数，这可以被视为一个行人移动所需的长度之间的线性关系。此外，我们比较了单行运动的结果与文献数据的运动在一个平面。这一比较显示了基本图之间的意外一致性，表明横向干扰对密度域$1 m^{-2}<ρ<5 m^{-2}$的速度-密度关系的影响可以忽略不计。此外，我们测试自动记录的行人流量特性的程序。我们目前的测量范围和这种方法的准确性的初步结果。
2005-10-05 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Classifying pedestrian crossing flows: A data-driven approach using fundamental diagrams and machine learning
本研究针对不同过街角度$α$的行人过街流分类问题，通过分析四个关键特征并结合机器学习模型，解决了单一指标分类重叠问题，为人群管理和公共空间设计提供实用指导。
2024-12-02 nlin.AO physics.comp-ph physics.soc-ph
Calibration and uncertainty quantification of macroscopic fundamental diagrams
本文提出一个数学规划模型，同时标定宏观基本图并量化数据离散带来的不确定性，并利用中国两个城市的经验数据验证，揭示拥堵加载与恢复、宏观及微观因素对路网容量和交通韧性的影响。
2025-08-27 physics.soc-ph
A comparative study of Macroscopic Fundamental Diagrams of arterial road networks governed by adaptive traffic signal systems
利用城市交通流的随机元胞自动机模型，研究和比较了不同边界条件下，不同类型自适应交通信号系统控制下的干线路网宏观基本图（MFD）。特别是，我们模拟现实的信号系统，包括信号连接和自适应周期时间，并比较它们的性能对一个高度适应系统的自组织交通信号，其目的是均匀分布的网络密度。我们发现，与时间无关的边界条件的网络，定义明确的固定MFD观察，其形状取决于所使用的特定信号系统，也对系统的异质性水平。我们发现，密度和流量的空间异质性提供了重要的网络性能指标。我们还研究了具有时间依赖性边界条件的网络，包括上午和下午的峰值。在这种情况下，观察到复杂的磁滞回线的MFD是强烈相关的密度异质性。我们的研究结果表明，自组织交通信号的MFD位于MFD以上的现实系统，这表明，通过自适应地调整网络密度，整体上更好的性能和更高的容量可以实现。
2012-12-10 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.soc-ph
Macroscopic fundamental diagram with volume-delay relationship: model derivation, empirical validation and invariance property
本文提出基于车牌摄像头和道路拥堵指数的宏观基本图模型，推导流量-延误关系，实证验证R²>0.9，并证明流量与临界值之比的可观测性不变性质，为网络饱和度估计提供新方法。
2024-02-08 physics.soc-ph
Investigating Cultural Aspects in the Fundamental Diagram using Convolutional Neural Networks and Simulation
Pontifical Catholic University of Rio Grande do Sul（南里奥格兰德天主教大学）；Virtual Human Simulation Laboratory VHLab（虚拟人类仿真实验室）；Graduate Course on Computer Science（计算机科学研究生课程）；Graduate Course on Psychology（心理学研究生课程）
本文介绍了一项关于群体行为的对照实验研究，重点是在两个国家：巴西和德国的一个重要属性，不同的文化-个人空间-的差异。为了连贯地比较德国和巴西的演变与相同的人口应用相同的任务，我们在巴西进行了行人基本图实验，在德国进行。我们使用CNN来检测和跟踪视频序列中的人。利用这些数据，我们使用沃罗诺伊图来找出人与人之间的邻居关系，然后计算步行距离来找出个人空间。基于个人空间分析，我们发现，在高密度人群中，人们的行为更相似，而在低密度和中等密度人群中，人们的行为差异更大。因此，我们把研究的重点放在两国之间的文化差异在低和中等密度。结果表明，个人空间分析可以是一个相关的功能，以了解视频序列中的文化方面。除了文化差异，我们还调查了人群中的人格模型，使用OCEAN。我们还提出了一种以OCEAN心理特质模型为输入，模拟国外FD实验的方法。模拟的国家与文献一致。
2020-09-30 cs.CV cs.GR cs.OH
Relating the dynamics of road traffic in a stochastic cellular automaton to a macroscopic first-order model
在本文中，我们描述了微观交通元胞自动机（TCA）模型（即，Nagel和Schreckenberg的随机TCA模型）和Lighthill、Whitham和Richards（LWR）的宏观一阶流体动力学模型。我们的方法的创新方面，是我们明确地得出LWR的基本图直接从STCA的规则集，通过假设一个平稳性条件，转换成一组线性不等式的STCA的规则。反过来，这些约束定义了基本图的形状，然后将其指定给LWR模型。应用我们的方法模拟案例研究，使我们能够比较这两种模式的时空行为。我们的研究结果表明，在噪声的存在下，在推导出的基本图的容量流是高估的STCA模型。直接指定STCA的能力流的LWR基本图，有效地补救了两种方法之间的大部分不匹配。我们的方法认为STCA补充LWR模型，反之亦然，所以结果可以很大的帮助时，解释两个模型中的交通动态。特别吸引人的是，STCA可以可视化交通流动态的高阶特征，例如，稀疏波的爱好者。
2005-06-30 physics.soc-ph
Modeling pedestrian fundamental diagram based on Directional Statistics
针对现有行人基本图难以适用于多种流类型的问题，本研究利用Directional Statistics开发描述流类型的新统计量，并将其融入传统模型，构建了能准确表征交叉流与双向流动力学特征的综合行人FD模型。
2024-08-26 cs.SY eess.SY nlin.AO
High-statistics pedestrian dynamics on stairways and their probabilistic fundamental diagrams
基于埃因霍温火车站楼梯上一年内采集的数百万条高统计量行人轨迹，本文揭示了行人在楼梯上的可压缩性行为，并建立了首个完全解析的概率基本图，为设施设计和行人模拟提供了关键依据。
2024-01-12 physics.soc-ph
Relating urban scaling, fundamental allometry, and density scaling
我们研究了城市规模，基本异速生长（城市人口和城市面积之间）和人均与城市面积之间的联系。人口密度尺度从简单的分析推导，我们得到的3个涉及的指数之间的关系。我们讨论的特定情况下，我们在“相图”中说明的指数范围。正如我们所展示的，结果与以前的工作是一致的。
2016-09-05 physics.data-an physics.soc-ph
Empirical analysis of the variability in the flow-density relationship for smart motorways
基本图是交通流量和交通密度之间的假定函数关系。在实践中，这种关系是嘈杂的，并表现出显着的统计变异性。在智能高速公路上，这种可变性会因可变的限速而增加，而这些限速不会被基本图所捕获。为了研究这种变化，考虑密度和流量的联合概率分布函数（pdf）是合适的。我们进行了实证研究的流量和密度之间的关系，使用74天的数据，从64个部分的伦敦的M25的变化。其目的是确定有多少的流量密度关系的可变性的结果，从可变的速度限制，并评估是否特定的功能形式的基本图是系统的首选。经验上，流量和密度的联合概率密度函数是强烈的双峰，说明交通流量经常被发现在高密度或低密度制度，但很少在两者之间。我们发现，高密度制度是强烈的可变速度限制的影响，而低密度制度是不是。基本图的Daganzo-Newell（三角形）模型系统地最适合数据。然而，最佳参数随位置而变化。这些参数的聚类分析表明，三种不同类型的流量密度关系适用于M25的不同部分。这些集群有自然的解释方面的频率和严重性的流量故障。事故率还取决于集群类型，这表明可能的链接到其他属性的交通流量超出流量密度的关系。
2019-03-12 cs.CY physics.soc-ph
How many people can simultaneously move through a pedestrian space? The impact of complex flow situations on the shape of the fundamental diagram
行人拥挤的情况更加频繁。由于公共空间中行人需求的增加，行人空间的限制越来越受到关注。一些研究的最大需求，可以通过一个横截面，主要特点是简单的运动的基本情况下，低密度的情况下，和/或一个均匀的人群。因此，目前还不清楚他们的研究结果在多大程度上适用于现实世界中经常遇到的异质高密度人群。CrowdLimits实验试图再现经历比迄今为止记录的更高密度的异质人群的人群运动动态。在这里，目的是研究目前的实验室研究和现实世界的人群动态拥挤的行人空间，同时，即人群异质性，高密度运动，（更）复杂的运动基础情况下的三个重要差异的影响。研究表明，不同的运动基本情况和流量比下，最大可持续流量、最大局部和全局可持续密度存在很大差异。此外，研究结果提供的证据表明，在非常高的密度下，可以在实验室条件下使用一个异质的行人人口的流动的延续。此外，实验结果表明，当场景变得更困难（即双向交叉）和碰撞避免机会减少（即80-20到50-50流量比）时，最大全局流量减小。因此，本文得出结论，行人基础设施的最大流量随着复杂性的增加而减少。
2019-08-20 physics.data-an physics.soc-ph
