Boris Kerner
Boris S. Kerner | |
|---|---|
 Boris S. Kerner, 2018
| |
| Född |
22 december 1947 Moskva
|
| Medborgarskap | tysk |
| Utbildning | elektronikingenjör, |
| Alma mater | Moskvas tekniska universitet MIREA |
| Känd för | |
| Utmärkelser | Daimler Research Award 1994 |
| Vetenskaplig karriär | |
| Fält | icke-linjär fysik, trafik- och transportvetenskap |
| institutioner |
|
| Avhandlingar |
|
Boris S. Kerner (född 1947) är en tysk fysiker och civilingenjör som skapade trefastrafikteori . Trefastrafikteorin är ramverket för beskrivningen av empiriska fordonstrafiktillstånd i tre trafikfaser: (i) fritt trafikflöde (F), (ii) synkroniserat trafikflöde (S) och (iii) bred rörlig trafikstockning (J ) ). Det synkroniserade trafikflödet och de breda rörliga jamfaserna hör till den överbelastade trafiken .
Biografi
Kerner är ingenjör och fysiker. Han föddes i Moskva, Sovjetunionen 1947 och tog examen från Moskvas tekniska universitet MIREA 1972. Boris Kerner erhöll Ph.D. och Sc.D. (Doctor of Sciences) grader i Sovjetunionens vetenskapsakademi 1979 respektive 1986. Mellan 1972 och 1992 inkluderar hans stora intressen halvledarens fysik, plasma och fasta tillståndets fysik. Under denna tid utvecklade Boris Kerner tillsammans med VV Osipov en teori om autosolitoner – ensamma inneboende tillstånd, som bildas i en bred klass av fysiska, kemiska och biologiska dissipativa system.
Efter emigration från Ryssland till Tyskland 1992 arbetade Boris Kerner för Daimler -företaget i Stuttgart. Hans stora intresse sedan dess var förståelsen av fordonstrafik . Boris Kerner belönades med Daimler Research Award 1994. Den empiriska kärnbildningskaraktären av trafikhaveri vid flaskhalsar på motorvägar som Boris Kerner förstår är grunden för Kerners trefastrafikteori, som han introducerade och utvecklade 1996–2002.
Mellan 2000 och 2013 var Boris Kerner chef för ett vetenskapligt forskningsområde Traffic på Daimler-företaget. 2011 belönades Boris Kerner med graden professor vid universitetet i Duisburg-Essen i Tyskland. Efter sin pensionering från Daimler-företaget den 31 januari 2013 arbetar Prof. Kerner vid University Duisburg-Essen.
Vetenskapligt arbete
Trefas trafikteori
I Kerners trefastrafikteori finns det, förutom trafikfasen med fritt flöde (F), två trafikfaser i överbelastad trafik : den synkroniserade trafikfasen (S) och den breda trafikstockningsfasen (J). Ett av huvudresultaten av Kerners teori är att trafikavbrott vid en flaskhals på en motorväg är en slumpmässig (probabilistisk) fasövergång från fritt flöde till synkroniserat flöde (F → S-övergång) som sker i ett metastabilt tillstånd av fritt flöde vid en flaskhals på motorvägen . Detta innebär att trafikavbrott (F → S-övergång) uppvisar kärnbildningskaraktären . Huvudskälet till Kerners trefasteori är förklaringen av den empiriska kärnbildningskaraktären av trafiknedbrytning (F → S-övergång) vid flaskhalsar på motorvägar som observerats i verkliga fälttrafikdata.
Förutsägelsen av Kerners trefasteori är att denna metastabilitet av fritt flöde med avseende på F → S fasövergången styrs av kärnbildningskaraktären hos en instabilitet av synkroniserat flöde med avseende på tillväxten av en tillräckligt stor lokal ökning i hastighet i synkroniserat flöde (kallas en S → F-instabilitet). S → F-instabiliteten är en växande hastighetsvåg av en lokal hastighetsökning i synkroniserat flöde vid flaskhalsen. Utvecklingen av Kerners S → F-instabilitet leder till en lokal fasövergång från synkroniserat flöde till fritt flöde vid flaskhalsen (S → F-övergång).
2011–2014 har Boris Kerner utökat trefastrafikteori, som han utvecklade initialt för motorvägstrafik, för beskrivning av stadstrafik.
Synkroniserat trafikflöde
I slutet av 1990-talet introducerade Kerner en ny trafikfas, kallad synkroniserat flöde , vars grundläggande egenskaper leder till kärnbildningskaraktären hos F → S-övergången vid en motorvägsflaskhals. Därför kan Kerners synkroniserade flödestrafikfas användas synonymt med termen trefastrafikteori .
1998 fann Kerner att det välkända empiriska fenomenet att flytta sylt "utan uppenbar anledning" uppstår på grund av en sekvens av F → S → J-övergångar. Denna studie genomfördes med hjälp av empirisk trafikdata. Förklaringen till sekvensen av F → S → J-övergångar är som följer: i trefastrafikteorin antas det att sannolikheten för en F → S-övergång i metastabilt fritt flöde är avsevärt större än sannolikheten för en F → J övergång.
I Kerners trefastrafikteori uppvisar varje fasövergång mellan de tre trafikfaserna kärnbildningskaraktären, som i enlighet med resultaten av empiriska observationer.
År 2011 introducerade Kerner principen för minimering av sammanbrott som ägnas åt att styra och optimera trafik- och transportnätverk samtidigt som sannolikheten för att trafikstockningar ska uppstå i ett nätverk bibehålls på ett minimum. Snarare än en explicit minimering av restid som är syftet med System Optimum och User Equilibrium , minimerar BM-principen sannolikheten för att det ska uppstå trafikstockningar i ett trafiknät.
Matematiska modeller inom ramen för trefastrafikteori
Snarare än en matematisk modell av trafikflöde , är Kerners trefastrafikteori en kvalitativ trafikflödesteori som består av flera hypoteser. Den första matematiska modellen av trafikflöde inom ramen för Kerners trefastrafikteori att matematiska simuleringar kan visa och förklara trafiknedbrytning genom en F → S fasövergång i det metastabila fria flödet vid flaskhalsen var Kerner-Klenovs stokastiska mikroskopiska trafikflöde modell introducerades 2002. Några månader senare utvecklade Kerner, Klenov och Wolf en cellulär automat (CA) trafikflödesmodell inom ramen för Kerners trefastrafikteori. Kerner-Klenovs stokastiska trafikflödesmodell inom ramen för Kerners teori har vidareutvecklats för olika applikationer, i synnerhet för att simulera påfartsmätning , hastighetsbegränsning , dynamisk trafiktilldelning i trafik- och transportnätverk, trafik vid tunga flaskhalsar och på rörliga flaskhalsar, egenskaper hos heterogena trafikflöden som består av olika fordon och förare, kövarningsmetoder, fordon-till-fordon (V2V) kommunikation för samkörning, prestanda hos självkörande fordon i blandat trafikflöde, trafikavbrott vid trafiksignaler i stadstrafik, övermättad stadstrafik , fordonsbränsleförbrukning i trafiknät.
Intelligenta transportsystem inom ramen för trefastrafikteori
ASDA/FOTO-metoder för rekonstruktion av överbelastade trafikmönster
Trefastrafikteori är en teoretisk grund för tillämpningar inom transportteknik . En av de första tillämpningarna av trefastrafikteorin är ASDA/FOTO-metoder som används i onlineapplikationer för spatiotemporal rekonstruktion av överbelastade trafikmönster i motorvägsnät.
Tillvägagångssätt för överbelastat mönsterkontroll
2004 introducerade Kerner strategi för kontroll av överbelastat mönster . I motsats till standardtrafikstyrning vid en nätverksflaskhals där en styrenhet (till exempel genom användning av rampmätning , hastighetsbegränsning eller andra trafikkontrollstrategier) försöker upprätthålla fria flödesförhållanden vid maximalt möjliga flödeshastighet vid flaskhalsen , i ett tillvägagångssätt för överbelastat mönster, realiseras ingen kontroll av trafikflödet vid flaskhalsen så länge som fritt flöde realiseras vid flaskhalsen. Först när en F → S-övergång (trafikavbrott) har inträffat vid flaskhalsen, börjar regulatorn arbeta med att försöka återställa fritt flöde vid flaskhalsen. Tillvägagångssätt för kontroll av överbelastat mönster överensstämmer med den empiriska kärnbildningskaraktären hos trafikavbrott. På grund av tillvägagångssättet för kontroll av överbelastat mönster återställs antingen fritt flöde vid flaskhalsen eller så är trafikstockning lokaliserad till flaskhalsen.
År 2004 introducerade Kerner ett koncept med ett autonomt körande fordon inom ramen för trefastrafikteorin. Det autonomt körande fordonet inom ramen för trefastrafikteorin är ett självkörande fordon för vilket det inte finns någon fast tidsframgång till det föregående fordonet.
Jobba efter 2015
År 2015 fann Kerner att innan trafikavbrott inträffar vid en motorvägsflaskhals, kan det finnas en slumpmässig sekvens av F → S → F-övergångar vid flaskhalsen<: Utvecklingen av en F → S-övergång avbryts av en S → F-instabilitet som leder till till synkroniserad flödesupplösning, vilket resulterar i en S → F-övergång vid flaskhalsen. Effekten av Kerners F → S → F-övergångar är följande: F → S → F-övergångarna bestämmer en slumpmässig tidsfördröjning av trafikavbrott vid flaskhalsen.
Kerner hävdar att det finns ett nytt paradigm för trafik- och transportvetenskap som följer av den empiriska kärnbildningskaraktären av trafiknedbrytning (F → S-övergång) och att trefastrafikteori ändrar innebörden av stokastisk motorvägskapacitet enligt följande. När som helst finns det ett intervall av motorvägskapacitetsvärden mellan en minimal och en maximal motorvägskapacitet, som i sig är stokastiska värden. När flödeshastigheten vid en flaskhals ligger inom detta kapacitetsintervall relaterat till denna tidpunkt, kan trafikavbrott inträffa vid flaskhalsen endast med viss sannolikhet, dvs i vissa fall inträffar trafikavbrott, i andra fall inträffar det inte. [ sida behövs ]
Under 2016 utvecklade Kerner en tillämpning av principen om nedbrytningsminimering som kallas nätverksgenomströmningsmaximering . Kerners metod för maximering av nätverksgenomströmning ägnas åt att maximera nätverksgenomströmningen samtidigt som fria flödesförhållanden bibehålls i hela nätverket.
2016 introducerade Kerner ett mått (eller "mått") för ett trafik- eller transportnätverk som kallas nätverkskapacitet .
År 2019 fann Kerner att det finns en spatiotemporal konkurrens mellan S → F och S → J instabiliteter.
Se även
Källor
- Gao, K., Jiang, R., Hu, SX., Wang, BH. & Wu, QS, "Cellulär automatmodell med hastighetsanpassning inom ramen för Kerners trefastrafikteori" Phys. Rev. E 76,026105 (2007). doi: 10.1103/PhysRevE.76.026105
- Hubert Rehborn, Sergey L. Klenov, "Traffic Prediction of Congested Patterns", I: R. Meyers (Ed.): Encyclopedia of Complexity and Systems Science , Springer New York, 2009, s. 9500–9536
- Hubert Rehborn, Jochen Palmer, "ASDA/FOTO baserat på Kerners trefastrafikteori i Nordrhein-Westfalen och dess integration i fordon", 2008 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, s. 186–191. doi: 10.1109/IVS.2008.4621192
- Hubert Rehborn, Sergey L. Klenov, Jochen Palmer, "Common traffic congestion features studyed in USA, UK, and Germany based on Kerners three-phase traffic theory", 2011 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), s. 19–24. doi: 10.1109/IVS.2011.5940394
- LC Davis, En recension av boken av BS Kerner, "Introduction to Modern Traffic Flow Theory and Control" i Physics Today, Vol. 63, nummer 3 (2010), sid. 53.
- Kjell Hausken och Hubert Rehborn https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-11674-7_5 "Game-Theoretic Context and Interpretation of Kerners Three-Phase Traffic Theory", I: "Game Theoretic Analysis" of Congestion, Safety and Security: Traffic and Transportation Theory", Springer Series in Reliability Engineering, redigerad av Kjell Hausken och Jun Zhuang (Springer, Berlin, 2015), s. 113–141. doi: 10.1007/978-3-319-11674-7_5]
- Hubert Rehborn, Sergey L. Klenov, Micha Koller "Traffic Prediction of Congested Patterns", I: "Complex Dynamics of Traffic Management", Encyclopedia of Complexity and Systems Science Series, 2nd ed., redigerad av Boris S. Kerner (Springer, New York, 2019), s. 501–557. doi: 10.1007/978-1-4939-8763-4_564
- Junfang Tian, Chenqiang Zhu och Rui Jiang "Cellular Automaton Models in the Framework of Three-Phase Traffic Theory", I: "Complex Dynamics of Traffic Management", Encyclopedia of Complexity and Systems Science Series, 2:a upplagan, redigerad av Boris S Kerner (Springer, New York, 2019), s. 313–342. doi: 10.1007/978-1-4939-8763-4_670
- X. Hu, F. Zhang, J. Lub, M. Liu, Y. Ma och Q. Wan, "Forskning om påverkan av solbländning i stadstunnlar baserad på cellulär automatmodell inom ramen för Kerners trefastrafikteori " Physica A 527, 121176 (2019). doi: 10.1016/j.physa.2019.121176
| Allmän | |
|---|---|
| Nationalbibliotek | |
| Vetenskapliga databaser | |
| Övrig | |
