基于駕駛行為共性建模的交通流特性分析方法研究.pdf

1、由人、車和道路組成的交通系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)。由于人的主觀能動性和外界交通條件等因素的變化使得交通行為變得異常復雜，交通擁擠阻塞和交通事故頻頻發(fā)生。緩解交通擁擠阻塞和減少交通事故成了世界性的交通問題。交通設(shè)計和交通安全運營管理所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于對交通流特性的研究。對交通流特性研究通常采用建立歐拉坐標系統(tǒng)或拉格朗日坐標系統(tǒng)下的模型重構(gòu)交通基本圖的方法。在研究交通流特性的理論中，利用物理的質(zhì)量守恒和慣性可壓縮性而忽略交通流中車輛的大小和

2、車輛與車輛之間的相互影響的建立宏觀模型，根據(jù)單車移動和車輛與車輛之間的相互影響建立微觀模型。在交通實驗的基礎(chǔ)上提出的三相交通流理論是新的交通流理論。由于研究角度和模型處理方法的精度的不同，使得各種模型在揭示交通流特性和解釋交通流中出現(xiàn)的交通現(xiàn)象的能力方面各不相同以及重構(gòu)三相交通流各不同。跟車模型是交通流微觀理論模型中研究時間最長、解釋交通現(xiàn)象和重構(gòu)三相交通流能力相對較弱的理論。為了彌補這些方面的不足，本論文從駕駛員駕駛行為共性角度出發(fā)建

3、立新模型對交通流特性的揭示、交通現(xiàn)象的解釋和三相交通流的重構(gòu)等方面進行系統(tǒng)研究。
　　 交通流的動態(tài)體現(xiàn)在車輛在時間空間的分布，而決定車輛分布的直接控制者是駕駛員，駕駛員的主觀能動性體現(xiàn)在駕駛行為的改變。駕駛行為的改變被抽象為許多參數(shù)，利用這些參數(shù)構(gòu)造跟車模型是跟車理論的核心。論文回顧分析主要跟車模型在利用駕駛行為參數(shù)構(gòu)建模型的優(yōu)缺點，為改造和建立模型提供依據(jù)。
　　 從單車移動的特點推導出質(zhì)量守恒方程方面，研究微觀模型

4、理論和宏觀模型理論的等價統(tǒng)一關(guān)系。根據(jù)質(zhì)量守恒方程提出在歐拉坐標系統(tǒng)或拉格朗日坐標系統(tǒng)下建立模型的模型相似的比例尺尺度關(guān)系，確立兩種坐標系統(tǒng)下針對自變量和狀態(tài)變量不同情況使用模型相似的比例尺尺度關(guān)系的各自原則。利用模型比例尺尺度關(guān)系分析微觀模型中Herman跟車模型、Newell跟車模型、Bando優(yōu)化速度模型和部分元胞自動機模型的特點，以便在構(gòu)建新模型時借鑒。
　　 分析回波速度在歐拉坐標系統(tǒng)和拉格朗日坐標系統(tǒng)下模型之間的橋梁

5、作用，確定回波速度可以量化作為評價模型相似程度的標準，指出忽略了回波速度是Herman跟車模型和Bando優(yōu)化速度模型等模型相似精度降低的原因。提出建立以回波速度作為控制模型相似程度的跟車模型建模思想。利用抽象出的駕駛行為共性參數(shù)，建立回波速度的微觀公式、速度-密度關(guān)系以及流量-密度關(guān)系和跟車模型。
　　 數(shù)值模擬計算回波速度的微觀公式、速度-密度關(guān)系以及流量-密度關(guān)系，通過對計算結(jié)果分析得出結(jié)論：駕駛員反應(yīng)時間在交通流狀態(tài)穩(wěn)定

6、與否中起重要作用；加速回波速度小于等于減速回波速度；回波速度隨著駕駛員反應(yīng)時間的減小而減??；流量隨著駕駛員反應(yīng)時間的減小而增大；駕駛員反應(yīng)時間在1.5s～2.0s之間，回波速度計算結(jié)果與文獻給出觀測結(jié)果(15km/h～30km/h)吻合。
　　 利用模型解釋交通流中速度陡降和流量陡降以及交通滯后現(xiàn)象，指出產(chǎn)生這些現(xiàn)象原因是駕駛員反應(yīng)時間在加速和減速過程中不同選擇導致的。利用新的跟車模型重構(gòu)三相交通流。
　　 通過設(shè)計的實