Кернер, Борис

Теория трёх фаз транспортного потока описывает эмпирические состояния транспортного потока в трёх фазах: свободный поток (F), синхронизированный поток (S) и широкий движущийся затор (J). Синхронизированный поток и широкий движущийся затор относятся к заторам. Одним из главных результатов теории является то, что возникновение затора на узком участке автомагистрали представляет собой случайный фазовый переход от свободного потока к синхронизированному (переход F → S), происходящий в метастабильном состоянии свободного потока. Это означает, что переход F → S имеет природу нуклеации^{[15][16][17][18][19][20][21][22][23]}.

Согласно теории, метастабильность свободного потока по отношению к фазовому переходу F → S определяется природой нуклеации нестабильности синхронизированного потока по отношению к росту локального увеличения скорости (нестабильность S → F). Развитие этой нестабильности приводит к локальному фазовому переходу от синхронизированного потока к свободному на узком участке.

В 2011—2014 годах Кернер расширил теорию для описания городского движения^[24][25].

В конце 1990-х годов Кернер ввёл понятие синхронизированного потока, особенности которого объясняют природу нуклеации перехода F → S^[26].

В 1998 году он установил, что эмпирический феномен движущегося затора «без видимой причины» возникает из-за последовательности переходов F → S → J^[15]. В теории предполагается, что вероятность перехода F → S в метастабильном свободном потоке значительно выше вероятности перехода F → J. Любой фазовый переход между тремя фазами имеет природу нуклеации.

В 2011 году Кернер предложил принцип минимизации вероятности возникновения заторов для управления транспортными сетями^[27].

Первой математической моделью в рамках теории стала стохастическая микроскопическая модель Кернера-Кленова (2002)^[28]. Позже была разработана модель на основе клеточных автоматов^[29]. Модель Кернера-Кленова применялась для моделирования управления доступом на магистрали, ограничения скорости, динамического распределения трафика, движения беспилотных автомобилей и других задач^{[30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40][41][24][25][42]}.

Теория служит основой для приложений в транспортной инженерии. Одним из первых применений стали методы ASDA/FOTO для пространственно-временной реконструкции заторов.

В 2004 году Кернер предложил подход к управлению заторами. В отличие от стандартного управления, контроллер начинает работу только после возникновения затора (переход F → S), пытаясь восстановить свободный поток.

Также в 2004 году он разработал концепцию беспилотного автомобиля, для которого не существует фиксированного временного интервала до впереди идущего транспортного средства^[43].

В 2015 году Кернер обнаружил, что перед возникновением затора может происходить случайная последовательность переходов F → S → F, определяющая задержку времени образования затора^[44].

Он утверждает, что трёхфазная теория меняет понимание стохастической пропускной способности магистрали: при определённом расходе затор может возникнуть лишь с некоторой вероятностью.

В 2016 году разработал подход к максимизации пропускной способности сети при сохранении условий свободного потока^[45]. В 2019 году выявил пространственно-временную конкуренцию между нестабильностями S → F и S → J^[23].