Ett kritiskt fenomen är ett inneboende inslag i trafikdynamiken, under vilken övergången mellan isolerade lokala flöden och globala flöden sker. Men mycket lite uppmärksamhet har ägnats åt frågan om hur de lokala flödena på vägarna organiseras kollektivt till ett globalt stadsflöde. Här karakteriserar vi denna organisationsprocess av trafik som "trafik perkolering", där den gigantiska klustret av lokala flöden sönderdelas när den näst största klustret når sitt maximum. Vi finner i realtid data från stadstrafik att den globala trafiken dynamiskt består av kluster av lokala flöden, som är sammankopplade med flaskhalslänkar. Denna organisation utvecklas under en dag med olika flaskhals länkar visas i olika timmar, men liknande i samma timmar i olika dagar. En liten förbättring av kritiska flaskhalsvägar har visat sig vara till stor nytta för den globala trafiken, vilket ger en metod för att förbättra stadstrafiken till låga kostnader. Våra resultat kan ge insikter om relationen mellan trafikdynamik och perkolering, vilket kan vara användbart för effektiva transporter, epidemisk kontroll och nödutrymning. Framväxten av trafiktrafiken T raffic, som ett storskaligt och komplext dynamiskt system, har väckt stor uppmärksamhet, särskilt på dess dynamiska övergång mellan fritt flöde och trängsel (1-3). Trafikens dynamik har studerats med hjälp av många typer av modeller (4-11), allt från modeller i makroskopiska skalor baserade på den kinetiska gasteorin eller vätskedynamiken till tillvägagångssätt i mikroskopiska skalor med ekvationer för varje bil i nätverket. Men det finns fortfarande ett gap mellan det mikroskopiska beteendet hos enskilda fordon och uppkomsten av makroskopisk stadstrafik. En grundläggande fråga har sällan tagits upp: hur de lokala flödena på vägarna samverkar och organiseras kollektivt i det globala flödet i hela stadsnätet. Denna kunskap är inte bara nödvändig för att överbrygga klyftan mellan lokal trafik och global trafik, utan också nödvändig för att utveckla effektiva strategier för trafikstyrning. Det finns i huvudsak två hinder för att studera hur det kollektiva nätets dynamik i verklig trafik uppstår ur lokala flöden. Det första hindret är bristen på giltiga metoder för att kvantifiera den dynamiska organisationen av trafiken i vägnätet. Den andra är bristen på data om trafikdynamiken i nätskala. För att övervinna det första hindret utvecklar vi här en kvantitativ ram baserad på perkoleringsteori, som kombinerar den föränderliga trafikdynamiken med nätverksstruktur. I detta sammanhang anses i stället för den allmänt använda strukturella topologin endast vägar i nätet med en hastighet som är större än en variabel tröskel vara funktionellt anslutna. På så sätt kan vi karakterisera och förstå bildningen av trafikdynamiken. För att övervinna det andra hindret för saknade data på en nätverksskala och förstå organisationsprocesserna för verklig trafik i ett nätverk, samlade och analyserade vi hastigheter på mer än 1000 vägar med 5-min segment register mätt i ett vägnät i ett centralt område i Peking (Fig. 1A)................................................................................................ Detta område på mer än 22 km 2 innehåller den största tågstationen i Peking och anses vara en typisk region som visar övergång mellan fritt flöde och trafikstockningar. Uppgifterna omfattar en tidsrymd på 2 wk år 2013. För vägnätet representerar noderna korsningar och kanter vägsegmenten mellan två korsningar. För varje väg varierar hastigheten v ij (t) under en dag enligt realtidstrafik. För varje väg e ij, Vi sätter den 95: e percentilen av dess hastighet i varje dag som dess begränsade maximal hastighet och definiera r ij (t) som förhållandet mellan dess nuvarande hastighet och dess begränsade maximal hastighet uppmätt för den dagen (Fig. Tillägg 1B och SI, bild S1 )............................................................................................................... För en given tröskel q kan vägen e ij klassificeras i två kategorier: funktionellt när r ij > q och dysfunktionellt för r ij < q, e ij = 1; r ij ≥ q 0; r ij < q: På detta sätt kan ett funktionellt trafiknät konstrueras för ett givet q-värde från trafikdynamiken i det ursprungliga vägnätet, vilket blir mer utspätt när värdet av q ökar. För att observera framväxten av global stadstrafik i nätskalan vid en given tidpunkt kan vi variera värdet av q och studera bildandet av det dynamiska trafiknätet. För q = 0 är trafiknätet detsamma som det ursprungliga vägnätet och för q = 1 blir det helt fragmenterat. För ett visst värde av q, den hierarkiska organisationen av trafiken i olika skalor uppstår, där endast kluster av vägar med r ij högre än q visas (kluster i Fig. 2 A- C) och 2 A- C). Dessa kluster representerar funktionella moduler som består av uppkopplade vägar med högre hastighet än q. Till exempel under en typisk lunchtid ögonblick, för q = 0,69, som Övergången mellan fritt flöde och trafikstockningar i trafiken kan observeras i vårt dagliga liv. Även om detta trafikfenomen är väl studerat på motorvägar, är trafiken i nätskala (som representerar en stad) långt ifrån förstådd. En grundläggande olöst fråga är hur det globala flödet i en stad integreras från lokala flöden. Här identifierar vi en grundläggande mekanism för trafikorganisation i nätskala som en perkoleringsprocess, och vi visar hur den globala trafiken bryts ner när identifierade flaskhalsar överbelastas. Dessa flaskhalsar utvecklas med tiden i enlighet med trafikdynamiken och skiljer sig från strukturella flaskhalslänkar som finns i traditionell nätverksanalys. En förbättrad trafik på dessa flaskhalsar kan avsevärt förbättra den globala trafiken.
Enligt forskningen i REF kan hastighetsförhållandet beskriva trängselsituationen för en väg.
Percolation transition in dynamical traffic network with evolving critical bottlenecks.
{'venue': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'journal': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science', 'Geography']}