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數學補習,補習社,dse數學,數學最強,太子補習社-美開發出交通擁堵數學模型




來自美國麻省理工學院的一組研究人員日前稱,他們設計出一種用於描述交通擁堵的數學模型,通過該模型可對交通擁堵出現的時間和狀況進行模擬。相關數據可為道路設計和時速設定提供參考。相關研究近日發表在《美國物理評論E》雜志網站上。

  

  交通擁堵耗費瞭人們大量的時間,而最讓人難以忍受的是一種被稱為“幽靈堵塞”的狀況:沒有事故、沒有停頓車輛,也沒有封閉施工的車道,但當你開始加速時,看上去也在前行的車輛卻又迅速加入瞭另一處交通擁堵。高密度的交通中更是如此,無論是一個新手急剎車還是太近的車距都會導致擁堵。

  

  此前日本科學傢的一項實驗也證實瞭這一現象。在一條環形的實驗路段上,雖然參與測試的司機都被要求以30公裡的時速和固定的車距行駛,但沒過多久還是出現瞭擁堵。

  

  麻省理工學院數學系講師阿斯蘭•卡西莫夫解釋稱,這種現象類似於爆炸後所產生的爆震波,這種爆震波是一個可以自我持續的波形。在這種波形中存在一個被稱為“聲速點”的臨界點,交通流量以其分為上遊和下遊兩個組成部分。就像黑洞的“事件穹限(即黑洞邊緣)”一樣,當發生“幽靈堵塞”時,位於交通堵塞內外的司機都無法得知對方區域的情況,而自由流動的信息也隻能傳遞到交通擁堵區域“聲速點”的上遊。在這樣的情況下,車輛就會陷入交通擁堵之中,司機卻無法找到明確的原因。相應的他們也無法判斷何時交通狀況才能得到改善。而研究人員借用流體力學方程,以交通的速度和密度為變量,就可以推算出導致出現擁堵的條件,以及蔓延趨勢。

  

  負責該研究的加拿大阿爾伯達大學莫裡斯•弗林說,一旦擁堵形成就很難被迅速疏通,司機們就隻能等待。該模型可以幫助道路工程設計師盡量避免此類事件的發生,也可確定事故多發地段車輛的安全時速。在今後的研究中,他們還將對車道的數量與擁堵的關系展開研究,以期對更有效的交通設計提供支持。

  


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