Publication detail

Elucidating Super-Compressible States in Inner Structure of Vehicular Flow

Authors: Krbálek Milan | Krbálková Michaela

Year: 2024

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Applied Science - Basel

Page from-to: 10 January 2024

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Objasnění superkompresibilních stavů ve vnitřní struktuře dopravního proudu	Článek se zabývá otevřenými otázkami v teorii modelování dopravních prostředků. Konkrétně se jedná o otázku existence anomálních stavů v mikrostruktuře dopravního proudu, ve kterých míra fluktuací (měřená stochastickou kompresibilitou) překračuje úroveň fluktuace systémů s neinteragujícími prvky. Řešení tohoto otevřeného problému je převedeno do matematického formátu pracujícího s tzv. balančními částicovými systémy, kde je hledání relevantních vztahů přímočařejší a tím výrazně jednodušší. Prezentovaný výzkum ukázal, že jednotková kompresibilita představuje (navzdory obecnému názoru) horní hranici pouze pro částicové systémy, ve kterých nedochází k přitažlivé interakci mezi částicemi. V článku je konstruován specifický systém, ve kterém přítomnost složky přitažlivé síly způsobí vyšší fluktuace než v Poissonových systémech neinteragujících prvků. To znamená, že dopravní stavy s vyšší kompresibilitou (tzv. superkompresibilní stavy) lze vysvětlit buď nesouladem mezi empirickým dopravním proudem a použitým matematickým modelem, nebo přítomností přitažlivých sil působících mezi jednotlivými vozidly. Pomocí empirických údajů o vozidlech (naměřených na dvou paralelních dálničních pruzích) ukazujeme, že stavy superkompresibility nastávají, i když je předjíždění zakázáno. To tedy znamená, že tyto superkompresibilní stavy bezesporu vznikly vzájemnou přitažlivostí každých dvou po sobě jdoucích vozidel. Z článku navíc vyplývá, že přítomnost zmíněných přitažlivých sil se objevuje převážně v rychlém pruhu, a to pouze v situacích, kdy je hustota provozu relativně nízká. Při vyšších hustotách se dva dálniční pruhy výrazně synchronizují, odpadá možnost sportovního stylu jízdy a odpadá důvod ke změně jízdního pruhu. Za těchto okolností mizí složka přitažlivé síly, což nakonec vede k přechodu celého dopravního systému zpět do standardních subkompresibilních stavů.	dálniční doprava; rozdělení odstupů; modelování dopravního proudu; statistická kompresibilita; částicové systémy; analýza empirických dopravních dat; statistická rigidita
eng	Elucidating Super-Compressible States in Inner Structure of Vehicular Flow	The article deals with the open questions in the theory of vehicular headway modeling. Specifically, the question of the existence of anomalous constellations in vehicular traffic micro-structure, in which the rate of fluctuations (measured by the stochastic compressibility) exceeds the fluctuation level of systems with non-interacting elements. The solution to this open problem is converted into the mathematical format working with the so-called balance particle systems, where seeking relevant relations is more straightforward and thus significantly easier. Presented research has shown that unit compressibility represents (despite popular opinion) the upper limit only for particle systems, in which there is no attractive interaction between the particles. In the article, the specific system is constructed in which the presence of an attractive force component will cause higher fluctuations than in the Poisson systems of non-interacting elements. This means that traffic constellations with higher compressibility (so-called super-compressible constellations) can be explained either by a discrepancy between the empirical traffic flow and the mathematical model used, or by the presence of attractive forces acting between individual vehicles. Using empirical vehicular data (measured on two parallel freeway lanes under reconstruction), we show that super-compressible states occur even though overtaking is prohibited. This means, therefore, that these super-compressible states arose without a doubt due to the mutual attraction of successive vehicles. In addition, the article shows that the presence of the aforementioned attractive forces appears predominantly in the fast lane, and only in situations where the traffic density is relatively low. At higher densities, the two freeway lanes are markedly synchronized, the opportunity for a sporty style of driving vanishes and the reason for changing lanes disappears. Under these circumstances, the attractive force component van	freeway traffic; headway distribution; vehicular headway modeling; statistical compressibility; particle systems; empirical traffic data analysis; statistical rigidity

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links