2009 Fiscal Year Annual Research Report
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20360045
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
杉山 雄規 Nagoya University, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20196778)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
只木 進一 佐賀大学, 総合情報基盤センター, 教授 (00202169)
菊池 誠 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (50195210)
中山 章宏 名城大学, 理工学部, 教授 (60212106)
湯川 諭 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20292899)
柴田 章博 高エネルギー加速器研究機構, 共通基盤施設計算科学センター, 研究機関講師 (30290852)
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| Keywords | 交通流 / 自己駆動粒子 / 渋滞 / 動的相転移 / 非平衡散逸系 / 複雑系 / Hopf分岐 / シミュレーション科学 |
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| Research Abstract |
交通渋滞および一般に非平衡系の動的クラスタ発生の力学的機構は、粒子集団の多体効果による一様状態の不安定化による相転移現象である。交通渋滞における物理機構の実証実験および渋滞形成における非平衡過程の詳細データ計測のため、ナゴヤドーム球場アリーナにおいて円周サーキットにおける車両による走行実験を実施した。天井の全周カメラによる動画像を撮影し、同時に高速回転レーザースキャナによる車両位置変化の時系列データを取得した。実験は、二日間で台数を20台から40台まで、2台ずつ増やし、20回におよぶ実験走行を行い、渋滞形成の起こる臨界台数の範囲や複雑な車両流れの揺らぎの詳細な時系列データを得た。現在、得られたデータの解析中である。
自己駆動粒子系の数理模型(OV模型)は、非対称力による散逸系として、交通流をはじめ多くの流動粒子系に共通の物理的特徴を示す。このシステムにおいて現れるクラスタ形成の相転移現象が、多体系のHopf分岐現象であり、サブクリティカル型のメタ安定転移であることを解析的に示した。これは、現実の高速道路で発生する渋滞に一般的に見られる性質について、初めて物理的現象として説明できることを(数値シミュレーションではなく)解析計算により理論的に示したものである。
2次元OV模型が形成する多彩なマクロ形体と多自由度の運動について、幾何学的安定性の解析を行った。それにより、生物集団の群れ形成現象を物理学的に説明する力学としての可能性を示した。
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