С точки зрения гидродинамики, транспортный поток – это жидкость

Бурное развитие транспорта, увеличение количества транспортных средств, расширение сети автодорог приводит к необходимости оптимизировать транспортные потоки. Транспортной проблемой начали заниматься ещё в начале 20-го века, уже тогда появились первые работы по расчёту загруженности основных дорог и их пропускной способности. В течение прошлого столетия появилось много научных концепций, связанных с транспортной проблемой, моделирование транспортных потоков переросло в самостоятельную область математики.

Одна из концепций заключается в рассмотрении транспортного потока с точки зрения гидродинамики, бурное развитие которой пришлось на середину прошлого столетия. Жидкости и газы состоят из огромного множества частиц, рассматривать которые в отдельности не представляется возможным. Однако гидродинамические законы позволяют описывать поведение жидкостей и газов в целом. Современные транспортные потоки состоят из миллионов автомобилей, и рассмотрение каждого транспортного средства требует больших вычислительных мощностей. К примеру, прогноз транспортной ситуации в большом городе на час по количеству вычислительных операций сравним с прогнозом погоды на неделю.

Чтобы упростить задачу, достаточно представить, что транспортный поток — это двумерная несжимаемая жидкость, а автомагистраль — это сечение трубы или, например, кровеносного сосуда. И действительно, с высоты птичьего полета сеть автодорог напоминает кровеносную систему, а крупные магистрали неспроста называют транспортными артериями большого города.