考慮多車效應(yīng)的改進(jìn)耦合映射跟馳模型研究.pdf

1、車輛跟馳模型(Car-Following Model)描述了單車道無超車行駛車隊(duì)中后車跟隨前車的動力學(xué)過程,從微觀層面刻畫了單車道上交通流的演化特性,對現(xiàn)代交通的模擬、評價(jià)及管理控制有著重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。耦合映射(Coupled Map)跟馳模型是車輛跟馳模型的一種離散版本,適于描述復(fù)雜的交通控制問題,且算法簡潔,便于計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn),但是傳統(tǒng)CM模型考慮的駕駛因素較少,對實(shí)際交通的刻畫比較簡單。
　　隨著交通系統(tǒng)內(nèi)車輛密度

2、的增加,車與車之間的關(guān)系越來越緊密,當(dāng)前車的行駛狀態(tài)不僅受其直接前導(dǎo)車的影響,而且還受前方多輛車和后方車輛狀態(tài)的影響,而傳統(tǒng)的耦合映射模型沒有考慮這種多車效應(yīng),為此,本文從前后多車效應(yīng)出發(fā),對CM模型進(jìn)行改進(jìn),并研究了基于改進(jìn)模型的交通擁堵抑制方法,為如何提供信息引導(dǎo)駕駛行為的改變以抑制交通擁堵提供了一定參考。論文的主要工作如下:
　　首先,考慮多前車車頭間距信息,對CM模型中的優(yōu)化速度(OV)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn),提出了基于多前車效應(yīng)的

3、耦合映射(MPVCM)跟馳模型,利用線性系統(tǒng)理論導(dǎo)出了其穩(wěn)定性條件,在開放邊界條件下對模型進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:對比傳統(tǒng) CM模型,MPVCM模型明顯改善了小擾動引起的車流失穩(wěn)現(xiàn)象,提高了車流穩(wěn)定性,并且得到考慮前方車輛的最佳數(shù)目為3輛。
　　然后,由于實(shí)際交通中駕駛員會通過后視鏡或借助 ITS觀察后車狀態(tài)變化,為此在MPVCM模型上進(jìn)一步考慮后車效應(yīng),設(shè)計(jì)相應(yīng)的后視優(yōu)化速度函數(shù),提出了考慮前后多車綜合效應(yīng)的CECM模型,對其進(jìn)

4、行了穩(wěn)定性分析與數(shù)值模擬,結(jié)果顯示:相比MPVCM模型,CECM模型中的穩(wěn)態(tài)車頭間距增大,車速波動幅度更小,更加有效地改善了小擾動引起的車流失穩(wěn)現(xiàn)象,進(jìn)一步提高車流穩(wěn)定性。
　　最后,考慮到鄰近前車與當(dāng)前車速度差和安全間距是駕駛員在跟隨行駛中最直接關(guān)注的信息因素,提出了基于本文CECM模型的速度差-安全間距(VDSH)綜合效應(yīng)擁堵抑制方法,理論推導(dǎo)了不產(chǎn)生交通擁堵的條件,給出了反饋增益取值的一般方法。理論分析和模擬結(jié)果表明:VDS