Trafikteori

Trafikteori är en gren av transportvetenskap som studerar hur fordon och fotgängare rör sig på vägnätet. Den syftar till att beskriva och förutsäga trafikflöden, kapacitet, köbildning och förseningar utifrån individuellt beteende och systemnivå. Trafikteori integrerar mikroskopiska modeller av enskilda fordon med makroskopiska modeller av hela trafikflöden och används i planering, projektering och trafikstyrning.

Historiskt har teorin utvecklats från Greenshields grundläggande samband mellan hastighet, densitet och flöde, via den kinematiska vågteorin av Lighthill–Whitham–Richards till mer avancerade beteendemodeller som bilföljmodeller (Gipps, Intelligent Driver Model) och mesoskala metoder som cell-transmission. Dessa modeller används för att beskriva köbildning, störningar och övergångar mellan fri fart och tät trafik.

Centrala begrepp är flöde q, densitet k och medelhastighet v, samt det fundamentala diagrammet som beskriver relationerna mellan dessa dimensioner. Andra viktiga ämnen är förekomst av trafikstörningar, trafikens faser och hur små störningar kan expandera till köer eller avta.

Modellerna kan klassificeras som makroskopiska (flödes- och täthetsbeskrivningar), mikroskopiska (bilföljmodeller) eller mesoskala varianter som kopplar samman de två. Användningsområden omfattar trafikplanering, kapacitetsbedömning, design av vägnät och realtids trafikstyrning, inklusive rampmeterering, hastighetsprogram och signalsystem samt utvärdering av nya teknologier som autonoma fordon.

Data till trafikteori hämtas från loopdetektorer, GPS och floating-car-data, och från sensornät i realtid. Vanliga verktyg för simulering och analys inkluderar Vissim, Aimsun, SUMO och MATSim.