2025年6月11日下午，Monash大学工学院郑楠副教授受邀在西区力学五楼901会议室为我院师生做学术报告，报告题目为“路网交通流建模、特性与控制优化”。报告会由工程科学学院热科学和能源工程系胡茂彬副教授主持。
道路网络拥堵区域辨识和区域拥堵控制疏解方法是近年来交通流领域的热点研究问题，本讲座聚焦宏观交通流基本图(MFD)方法体系，简要介绍MFD交通流基本图模型及其性质，以及基于MFD模型的路网交通流控制、优化及能源交通相关研究进展。
报告伊始，郑楠副教授以传统的基本图（Fundamental Diagram, FD）为切入点，阐述了高速公路上交通流量（flow）、密度（density）与速度（speed）三者之间的基本关系。这一经典模型有效描述了单一路段的交通运行特性。然而，随着城市交通系统复杂度的提升，单一路段的分析已难以全面反映整体交通状态。为此，郑楠副教授进一步引出宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagram, MFD）的概念，用以刻画多个路段之间的相互作用和整体的空间特征。
通过对41个城市的实证研究发现，不同区域普遍存在各自独特的宏观基本图（MFD）特性。然而，在交通状态演变过程中，观察到明显的磁滞现象，反映出交通流在空间分布上的异质性。为此，进一步引入了子区域特性识别与同质子区域划分的概念。常用方法包括图论与聚类等人工智能技术，以提升MFD建模的准确性和区域交通管理的有效性。
在基于MFD的路网交通管理方法中，常见的控制策略可分为两类：一类是基于交通信号灯的调控，不直接干预个体出行行为；另一类则基于基础设施和需求调控，对出行者行为产生影响。报告中重点讲解了基于信号控制的方式。该方法通过对子区域之间的交通流进行时空干预与优化，实现对拥堵蔓延的控制，其核心目标是将高拥堵区域的车辆密度维持在MFD临界值附近，避免发生不可逆拥堵。具体实施中，通过调节区域边界处的信号灯配时，控制中心区域路网1的拥堵程度，同时提升外围区域路网2的利用率。为此，报告还展示了一个基于微观交通流仿真的多区域边界控制案例，直观呈现了该策略在交通管理中的应用效果。
最后，郑楠副教授总结指出，宏观交通流模型及其控制是一种基于空间集计层面的交通流分析模型和方法论，能够从更高层次描述区域交通动态，与传统的微观或中观交通流模型、控制优化模型在应用场景上形成互补关系。
在随后的自由提问环节，师生们积极踊跃，就MFD的相关问题与郑楠副教授进行了深入的交流与探讨，现场气氛热烈而活跃。
报告人简介
郑楠，Monash大学土木与环境工程学院副教授、国际合作部主任。本、硕、博分别毕业于东南大学、代尔夫特理工大学、瑞士联邦理工大学（洛桑）。在瑞士联邦理工大学（苏黎世）从事博士后研究。获聘北京航空航天大学 “卓越百人” 学者。自2018至今，就职于Monash大学土木与环境工程学院。主要从事宏观交通流理论、区域交通控制与优化、自动驾驶系统训练、能源交通、安全评估、及运输服务应用的相关研究。
本次报告会为2025年工程科学论坛第38期报告，报告由研究生教育创新项目支持。
撰稿人：王敏 许亮 曹璐
（热科学和能源工程系）