随着城市内汽车保有量的急剧増加,城市交通出行需求出现前所未有的膨胀,造成交通拥堵、交通事故以及交通污染等社会问题。为了解决日益严重的城市交通问题,本文结合实际的车辆及道路特征,利用离散元素法将颗粒流仿真应用于交通流研究,预测交通流从局部迟滞到全段阻塞的演变过程,解析交通现象及其本质,提高道路的使用效率,为城市道路规划、设计和交通管理提供理论依据。城市交通流是由行进中密度不断变化的车队组成,而影响其运动状态的参量包含道路、车辆和操控因素。道路上大量车辆的运动行为可等效为颗粒在几何模型内的流动。实际的交通流量是不断变化的,与之对应的是-随着入口流量的改变,颗粒流的密度和流动状态也必然发生变化。若将车辆类比为颗粒,则不同尺度的车辆所组成的交通流可等效为变尺度、变速的颗粒流。本文采用Hertz-Mindlin(No Slip)接触类型,结合实际的车辆及道路特征,通过颗粒流方法对交通流进行简化研究。进一步地,利用离散元素法对颗粒流进行仿真研究,模拟不同的道路模型、车流密度以及交通信号控制等因素对颗粒运动的影响。针对双向直行道路模型和转弯道路模型,从入口流量和入口速度对颗粒流展开研究,用固定颗粒数的方法来控制交通流。通过大量的数据对比分析,可以逐步掌握不同的入口参数对整个交通流的影响规律。由此,预测颗粒流从局部迟滞到全段阻塞的形成和发展过程。这对交通流的研究具有重要的指导意义。针对丁字路口的道路模型,探讨了颗粒的旋转角速度对其汇聚与分离过程的影响。研究表明:若颗粒的旋转角速度与其转弯方向相反,能够促进颗粒流的转向、汇聚或分离过程,提高其通过速度,降低道路上的颗粒流密度。这对复杂道路模型上的颗粒流仿真设计具有一定的指导价值。