Numerical research of the mathematical model for traffic flow

Abstract

The problems of distribution of transport flows are currently relevant in connection with the increase in vehicles. In the 50s of the last century, the first macroscopic (hydrodynamic) models appeared, where the transport flow resembles the flow “motivated” compressible liquid. The scientific approach based on the Navier-Stokes system. The main idea of the scholars is consideration the hydrodynamic models on the grounds of interrelation between the transport flow and incompressible fluid. For modelling traffic flows we examine Oskolkov equation on the geometric graph, where the edge has two positive values corresponding to it “length” and “width”. Certainly, in the context of mathematical model the values lk and bk are dimensionless, but for clarity it is convenient to imagine that lk is measured in linear metric units, for example, kilometers or miles, and bk is equal to the number of traffic lanes on the roadway in one direction. In terms of the Oskolkov model, we obtained a nonclassical multipoint initial-final value condition. We will study such a model using the idea and methods of the Sobolean equation theory. These notes describe a numerical experiment based on the Galerkin method for the Oskolkov equation with a multipoint initial-final condition on the graph. Проблемы распределения транспортных потоков являются в настоящее время актуальными в связи с увеличением транспортных средств. В 50-е годы прошлого века появились первые макроскопические (гидродинамические) модели, в которых транспортный поток уподобляется потоку «мотивированной» сжимаемой жидкости. Ранее изучался подход, в основе которого лежит система Навье - Стокса, где транспортный поток уподобляется несжимаемой жидкости, и, как следствие, рассматриваются гидродинамические модели. Для моделирования транспортного потока в данной работе будем рассматривать уравнения Осколкова на геометрическом графе, где ребро имеет два положительных значения, отвечающих его «длине» и «ширине». Безусловно, в контексте математической модели величины lᴋ и bᴋ безразмерны, однако для наглядности удобно представлять, что Iᴋ измеряется в линейных метрических единицах, например, километрах или милях, а вот bᴋ равно количеству полос движения на проезжей части в одну сторону. Для рассматриваемой модели поставлено неклассическое многоточечное начально-конечное условие. Изучение такой модели будет проводиться с использованием идеи и методов теории уравнений соболевского типа. В данной работе описывается численный эксперимент на основе метода Галеркина для уравнения Осколкова с многоточечным начально-конечным условием на графе.