Traffic disruption modelling with mode shift in multi-modal networks
多式联运系统被认为具有强大的容错能力，可以有效缓解城市拥堵问题。然而，由于一次只适用于个别模式的分解建模方法，估计跨多种运输模式的中断的影响是一个具有挑战性的问题。为了填补这一空白，本文提出了一个新的综合建模框架，多模式的交通状态估计和各种交通条件下的所有模式的中断影响的评估。首先，我们提出了一个迭代的行程分配模型，以阐明出行需求和出行行为之间的关联，包括多模式的私人和公共交通的起点到目的地的估计。其次，我们提供了一个实用的多模式的交通需求重新调整，考虑到受影响的旅客的模式转换。模式转换策略的优点和缺点，通过几个基于交通模拟实验展示。结果表明，一个良好的平衡的模式转换，灵活的路由和绕行的早期公告，使旅客可以提前计划，可以显着受益于所有旅客的延误时间减少46%，而一个稳定的路线分配保持较高的平均交通流量和非活动的模式，路线选择有助于缓解密度下的交通中断。
2022-10-12 physics.soc-ph
Transforming Police-Car Swerving for Mitigating Isolated Stop-and-Go Traffic Waves: A Practice-Oriented Jam-Absorption Driving Strategy
Faculty of Science and Engineering, University of Nottingham Ningbo China（诺丁汉大学宁波校区理工程学院）
本文提出一种基于警车变道行为启发的实际拥堵吸收驾驶（JAD）策略，通过定义JAD三角形，利用单车辆双探测器实现孤立走走停停波的抑制，并系统分析五个关键参数，仿真验证其有效性。
2026-06-07 cs.AI cs.RO physics.soc-ph
A Review of Stop-and-Go Traffic Wave Suppression Strategies: Variable Speed Limit vs. Jam-Absorption Driving
School of Transportation, Southeast University（东南大学交通学院）
本文综述了可变限速与消解驾驶在抑制交通流停止-启动波方面的策略，分析了两者在基本图、次波、通用性等维度的联系与互补，旨在推动该领域的发展。
2025-05-20 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
The trouble with 2nd order models or how to generate stop-and-go traffic in a 1st order model
经典的二阶行人动力学模型，如社会力模型，遭受各种不切实际的行为，如向后运动，振荡和重叠的行人的动力学。这些效应与运动方程的离散化无关，而是动力学的内在特性。它们是通常出现在二阶模型中的强惯性效应的结果。我们表明，实验观察到的走走停停的行为，这是一个重要的测试任何行人模型，可以重现与随机一阶模型，不遭受从强大的惯性产生的动态伪影。该模型提供了一种基于相关噪声的停走行为的新机制。
2019-11-18 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.soc-ph
Control strategies for road risk mitigation in kinetic traffic modelling
在本文中，我们提出了一个玻尔兹曼型动力学方法的道路交通建模，其中包括控制策略的微观二元互动的水平，旨在减轻速度依赖的道路风险因素。这样的描述是为了模拟驾驶员辅助车辆系统，该系统通过对驾驶员的动作进行本地响应，可以影响大规模的交通动态，包括与集体道路风险和安全相关的交通动态。
2018-02-01 math.OC physics.soc-ph
Automatic and efficient driving strategies while approaching a traffic light
车辆-基础设施通信为提高信号交叉口的交通流效率开辟了新途径。在这项研究中，我们假设装备的车辆可以提前获得有关交通灯的开关时间的信息。这些信息被用来改善交通流的策略“早刹车”，“预期启动”和“飞行启动”。这些策略可以在驾驶员信息模式下实施，也可以通过自适应巡航控制器（ACC）在自动模式下实施。质量标准包括循环平均容量、驾驶舒适性、油耗、旅行时间和停靠次数。通过模拟，我们研究了孤立的策略和复杂的相互作用之间的战略和装备和非装备的车辆。作为通用的方法来评估设备水平的影响，我们提出了相对的性能指标，并发现，在最大速度为50公里/小时，改善约15%的停车次数和约4%的其他标准。当最高速度增加到70 km/h时，所有数字都翻了一番。
2014-08-23 physics.soc-ph
Effects of Bottlenecks on Vehicle Traffic
交通挤塞通常出现在瓶颈地带的上游，例如隧道。拥挤表现为走走停停的波浪和高密度的均匀流。我们使用耦合地图最优速度模型对具有瓶颈的交通流进行了模拟。瓶颈被表示为具有速度降低的路段。瓶颈中的速度降低控制了走走停停波的出现。建立了瓶颈效应的唯象理论。
2006-09-28 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Linearized Theory of Traffic Flow
将一类宏观交通流模型的运动方程线性化为均匀流。得到了一个边值问题的封闭解，并用它描述了几种现象。具体来说，研究的情况涉及一个平稳的速度场在走走停停的交通，一个不连续的速度场与冲击波的交通灯问题，和不连续的位移场的问题，其中一个单一的车队分为两个，后来合并成一个。
2014-12-20 physics.soc-ph
An information-based traffic control in a public conveyance system: reduced clustering and enhanced efficiency
利用随机元胞自动机建立了一种新的公共交通模型，该模型适用于公交车和火车。我们已经发现，最佳的车辆密度，在那里的平均速度成为最大的，显着地取决于停止的数量和乘客的行为上的车辆在停止。通过比较乘客的不同行为，讨论了叫车换乘系统的效率。此外，我们已经发现，一个大的集群的车辆被分为小集群，通过纳入信息的车辆数量之间的连续停止。
2007-09-19 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Macroscopic analysis and modelling of multi-class, flexible-lane traffic
本文建立多类别宏观交通流模型，刻画摩托车灵活车道使用行为，推导速度、通行能力与排队动力学，并展示改用摩托车的行程时间优势。
2023-10-30 physics.soc-ph
Stability of heterogeneous linear and nonlinear car-following models
该研究针对交通停走波的动力学控制难题，探究两类含淬火无序的异质跟驰模型，推导通用线性稳定性条件并仿真验证，明确了车辆行为个体异质性对交通稳定性的影响机制。
2024-08-14 physics.soc-ph
Stop-and-Go: Exploring Backdoor Attacks on Deep Reinforcement Learning-based Traffic Congestion Control Systems
New York University Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）
最近的研究表明，在交通中引入自动驾驶汽车（AV）可以帮助减少交通堵塞。深度强化学习方法在复杂的控制问题中表现出良好的性能，包括自主车辆控制，并已用于最先进的AV控制器。然而，深度神经网络（DNN）使自动驾驶容易受到基于机器学习的攻击。在这项工作中，我们探讨了后门/木马的DRL为基础的AV控制器。我们开发了一个触发器的设计方法，是基于完善的交通物理学原理。恶意行为包括车辆减速和加速以导致出现走走停停的交通波（拥堵攻击）或AV加速导致AV撞到前面的车辆（保险攻击）。我们在单通道和双通道电路上测试我们的攻击。我们的实验结果表明，后门模型不损害正常的操作性能，与累积奖励的最大下降为1%。尽管如此，当相应的触发器出现时，它仍然可以被恶意激活以导致崩溃或拥塞。
2021-08-26 cs.CR cs.LG cs.SY
Scalable analysis of stop-and-go waves: Representation, measurements and insights
Vanderbilt University（范德堡大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Rutgers University–Camden（罗格斯大学-卡姆登分校）
针对大规模交通数据下停走波分析的现有方法局限，提出基于图表示与临界速度的可扩展自动识别方法，捕捉波的多种演化行为并揭示其拓扑结构与空间关联特征。
2025-10-08 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Simulation Study of a Traffic Light Assistant Based on Vehicle-Infrastructure Communication
车辆-基础设施通信为提高信号交叉口的交通流效率开辟了新途径。在这项研究中，我们假设装备的车辆可以提前获得有关交通信号灯的开关时间的信息，并从上游检测器额外计数数据。通过仿真，我们调查，如何装备车辆可以利用这些信息来改善交通流。标准包括循环平均容量、驾驶舒适性、燃料消耗、旅行时间和停车次数。根据整体交通需求和装备车辆的渗透率，我们通常会发现几个百分点的改善。
2014-03-29 physics.soc-ph
Modelling vehicle and pedestrian collective dynamics: Challenges and advances
University of Wuppertal（伍珀塔尔大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；University Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；University Lyon 1（里昂第一大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文针对车辆与行人集体动力学建模难题，通过四类典型集体行为案例分析经典模型的适用边界与局限，指出需引入长期预判与多尺度建模方法，并梳理相关领域新进展。
2025-11-14 physics.soc-ph
Graph Theory and Metro Traffic Modelling
在这篇文章中，我们演示了如何图论可以用来识别那些站在伦敦地铁网络的功能的交通影响最大，并着手，在一个创新的方式，以评估车站关闭对整个城市的服务水平的影响。这种地下网络脆弱性分析提供了以数学上易于处理和物理上有意义的方式分析、优化和增强伦敦地下网络连通性的机会。
2019-12-12 cs.IT eess.SP math.IT
A new approach for modelling mixed traffic flow with motorized vehicles and non-motorized vehicles based on cellular automaton model
在这项研究中，我们提供了一种新的方法来模拟混合交通流。其基本思想是将非机动车模型与机动车模型相结合。基于这一思想，本文分两步实现了混合交通流模型。第一步，应该选择可以整合的模型。本文采用了著名的NaSch元胞自动机（NCA）模型和Burgur元胞自动机（BCA）模型。第二步，我们应该研究m-vehicles和nm-vehicles之间的耦合规则，以表示它们之间的相互作用。针对耦合过程设计了特殊的换道规则。该模型被命名为组合元胞自动机（CCA）模型。该模型被应用到一个典型的混合交通场景，没有专门的停车位的公交车站设置在非机动车道。仿真结果表明，该模型能较好地描述多车流与多车流之间的相互作用及其特性。
2007-07-09 physics.comp-ph physics.soc-ph
Impact of Impulse Stops on Pedestrian Flow
数值研究了具有多个吸引物的直线走廊中脉冲停车对行人流的影响。通过切换行为模型，社会影响力的强度和吸引物附近的参与者的数量的函数来模拟冲动停止。当行人流量较低时，人们可以观察到一个稳定的流量，其中与会者在景点完全停止，然后在一定时间后离开景点。当行人流量高时，观察到不稳定的流量，以产生强烈的社会影响。在不稳定流中，吸引物附近的参与者由于人际排斥而被其他参与者挤出集群。被驱逐的行人阻碍了走廊左右边界之间的行人交通。这些集体模式的行人流量总结在一个示意性的相图。
2015-11-16 physics.soc-ph
Post-earthquake modelling of transportation networks using an agent-based model
地面交通系统是城市交通基础设施的重要组成部分，容易受到地震的破坏。这种破坏，加上缺乏地震预警，可能导致正常交通模式受到严重和意外的破坏，从而严重损害灾后应急工作。因此，重要的是要理解和模拟地震后城市交通系统的性能，以评估其支持应急响应的能力，例如，消防队员、搜救队和医务人员的移动，以及将受伤人员运送到紧急治疗设施。为此，一个基于Agent的方法，开发了一个交通网络的性能建模地震后立即使用基于Agent的模型。这种方法考虑了目的地的突然变化、驾驶员的非理性行为、交通信息的不可用性以及由于桥梁损坏和建筑物碎片而对交通能力的损害。以唐山市道路网为例，说明该方法能够捕捉震后交通流特征，并综合考虑上述因素，确定交通网络的伤员转运能力。从而为评价灾后应急条件下地面交通系统的性能提供合理的支持。
2018-10-22 physics.soc-ph
Link-Based Multimodal Traffic Dynamics Model in Continuous-Time Framework
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
研究提出连续时间框架下基于链路的多模式交通动力学模型M-LTM，通过移动瓶颈理论捕捉多模式交互，开发节点模型描述流量转移等，经案例研究验证其在网络交通分析管理中的预测能力与适用性，误差小。
2026-07-09 math.OC physics.soc-ph
Operation Regimes and Slower-is-Faster-Effect in the Control of Traffic Intersections
众所周知，城市地区交通流的效率主要取决于信号灯的运行。在这里，信号控制的元素进行了讨论，基于最小化的总行程时间或车辆排队。有趣的是，我们发现了不同的运行方式，其中一些涉及“慢即快效应”，其中延迟切换会减少平均行驶时间。这些运行机制表征了城市道路网络中不同的交通流组织方式。除了优化一个阶段的方法，我们还讨论了优化多个阶段的过程和优点。提升车辆排服务，支持“绿波”自组织，拟考虑新到车辆停靠价格。
2009-03-05 physics.soc-ph
Stability of multi-population traffic flows
交通波，也被称为走走停停波或幻影火腿，自然地表现为交通不稳定性，在封闭的环境中也是如此。研究了环形道路上的多种群交通，其中驾驶员具有稳定和不稳定行为。存在一个稳定车辆的临界通过率，在该临界通过率以上系统是稳定的，在该临界通过率以下系统是不稳定的。在后一种情况下，如果路上有足够的汽车，就会出现走走停停的波动。临界渗透率是明确可计算的，并且在合理的情况下，少数激进的驱动程序足以破坏原本非常稳定的流。这是一个单一人口模型无法解释的不稳定性来源。此外，多人口系统可以稳定低于临界渗透率，如果汽车的数量是足够小的。不稳定性随着汽车数量的增加而出现，即使交通密度保持不变（即汽车数量和道路尺寸类似地增加）。这表明，小实验可能导致推导不精确的稳定性条件。
2022-01-02 math.OC physics.soc-ph
Modelling supported driving as an optimal control cycle: Framework and model characteristics
驾驶员辅助系统支持驾驶员以安全、舒适和高效的方式操作车辆，因此可能引起交通流特性的变化。本文提出了一种滚动时域控制框架来建模驾驶员辅助和协作系统。控制自动车辆的加速度以优化成本函数，假设其他车辆在预测范围内以静止条件行驶。通过自适应巡航控制（ACC）和协同巡航控制（C-ACC）系统的控制器设计，证明了该框架的灵活性。建议ACC和C-ACC模型的特点进行了研究分析，重点是平衡解和稳定性。建议的ACC模型产生合理的人类跟车行为，是无条件局部稳定的。通过仔细调整参数，ACC模型产生与人类驾驶员模型相似的稳定性特征。建议的C-ACC模型的结果对流下游和绝对字符串不稳定性，但没有对流上游字符串不稳定性中观察到的人为驾驶的交通和ACC模型。控制框架和分析结果提供了深入了解ACC和C-ACC系统对交通流运行的影响。
2014-03-24 physics.soc-ph
Traffic model by braking capability and response time
我们提出了一个微观交通模型，其中的更新速度是由减速能力和响应时间。发现有一类碰撞不能通过简单地比较停止位置来区分。该模型在数值模拟中产生了安全、舒适、高效的交通流，参数的合理值，这是分析支持。我们的方法提供了一个新的视角，在建模的交通流安全和扰动的情况下，如车道变化。
2015-05-14 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Mathematical Modelling of Oscillatory Dynamics in Circular Traffic Systems
本文通过耦合延迟微分方程和符号系统，解析建模环形交通中的驻波振荡，揭示稳定性阈值与滞后，为自动驾驶控制提供抑制策略。
2025-07-09 cs.SY eess.SY math.DS
Investigating mixed traffic dynamics of pedestrians and non-motorized vehicles at urban intersections: Observation experiments and modelling
Pittsburgh Institute, Sichuan University（四川大学 Pittsburgh 研究院）；School of Industrial Engineering, Purdue University（普渡大学工业工程学院）
针对城市交叉口行人与非机动车混行的安全挑战，本研究提出融合TTC指标与切向力的TASFM模型，经深圳真实场景验证精度优异，可复现交通行为模式并为城市交通规划提供支撑。
2025-10-06 cs.HC physics.soc-ph
The BGK approximation of kinetic models for traffic
研究了空间非齐次车辆交通流动力学模型。经典的公式，例如BGK方程，导致无条件不稳定的解决方案，在拥挤的交通状况。我们通过推导BGK型方程的修改公式来解决这个问题。新的动力学模型允许再现条件稳定的交通流中的非平衡现象。特别是，停止和去波出现有界向后传播的信号发生在有界制度的密度，其中模型是不稳定的。BGK型模型也提供了介于微观跟随领导模型和宏观Aw-Rascle和Zhang模型之间的介观描述。
2019-07-19 cs.NA math.NA physics.soc-ph
Phase transition induced by traffic lights on a single lane road
在这项工作中，我们研究了交通信号灯系统对单车道道路流量的影响，提出了一个基于元胞自动机的交通模型，其中也包括行为的考虑。我们专注于系统的宏观表征，通过研究车辆密度的变化和堵塞的发生。在这种情况下，我们观察和表征之间的自由流动和堵塞状态的相变。这种转变是由车辆停在交通灯处引起的不稳定性引起的。此外，我们分析了这些不稳定性对临界车辆密度的影响，在临界车辆密度处，过渡发生为两个参数的函数：（i）汽车的流入，（ii）驾驶员的行为。对于后者，我们观察到，交通灯扰动反馈的司机的行为可以导致系统的不同的情况下，这也进行了分析。
2020-05-14 nlin.CG physics.soc-ph
