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1、总第205期交 通 科 技SerialNo.2052004年第4期TransportationScience&TechnologyNo.4Aug.2004交通仿真模型及其应用研究孙 俊 商 蕾 高孝洪(武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063)摘 要 描述现有的交通仿真模型,介绍几个典型仿真模型的建模方法和特点,说明在具体应用这些模型时应结合实际交通情况,具体分析,决不可生搬硬套。关键词 交通 仿真 模型 道路的交通状况可以通过对实际道路的研究驶的建议:即在跟驰行驶过程中,安全距离至少为及路测来改善,但是除了需要重复实验外,花费和一个车身长度,并随车速每增
2、加16.1kmöh就增安全也同样是问题。对于如此复杂的交通系统,很加一个车长,表示如下:难通过分析式的研究获得理想结果,因此,就需要vDj=lj(1+)采用交通仿真作为分析和实验的工具,用以描述16.1复杂交通系统的特性。目前,已经发展形成许多交式中:Dj为车辆j在车速为v时,与其前车应保持通模型,按不同的划分标准分为许多种:按细节层的最小安全距离;lj为车辆j的车长。这是一个最[1]小安全距离随车速次划分为微观模型、中观模型和宏观模型。v线性变化的模型。通过实际观测,发现该模型计算的安全距离[2,3]1 几种典型模型的建摸方法和特点在低速和高速时都偏小。通常,在研究
3、交通模型时采用如下数学方法:2.1.2 刺激2反应跟驰模型①演绎法即用精确的物理公式推导;②归纳法刺激2反应跟驰模型的基本原理是:驾驶员试即通过真实系统收集到的输入ö输出数据与相类图与前车驾驶行为保持一致,即只要有前车的刺似的数学结构集成(如神经网络);③演绎法和归激,后车就会对此做出反应,但是有一个延迟时间纳法相结合。T。该模型重在描述驾驶环境中各种刺激对驾驶2.1 微观交通模型员行为的影响,表述如下:微观交通模型非常细致地描述交通系统中每反应=灵敏度×刺激一时刻,每一辆车的行为及其相互作用关系。微观通常,“反应”是指后车所做的减速或加速动作。交通模型有4个典型代表
4、,即安全距离跟驰模型、刺激2反应模型的一般表达式为:刺激2反应跟驰模型、心理2生理学跟驰模型和CAaj(t+T)=C(vj-1(t)-vj(t))模型(元胞自动机模型)。 在该式中“刺激”为前后两车的速度差。式中:2.1.1 安全距离跟驰模型aj(t)与vj(t)分别为车辆j在时刻t的加速度和速度;安全距离跟驰模型也称防撞模型,最初由C为驾驶员的灵敏度,可用下面公式进行计算:Kometani和Sasaki提出,旨在寻找一个特定的vmj(t+T)lC=c()跟驰距离,使得即使在前车驾驶员采取一个意想xj-1(t)-xj(t)不到的操作时,只要后车与前车间距大于这个特式
5、中:xj(t)为车辆j在时刻t的位置;c,m,l均为定的跟驰距离,就不会发生碰撞。常数。最简单的安全距离模型是1953年的Pipes从刺激2反应模型的表达式可以看出后车的模型,它源于加州机动车法规中对驾驶员跟驰行加速度与两车之间的速度差成正比;与两车的车头距成反比;同时也与自身的速度相关。模型清楚收稿日期:2004203209地反映出车辆跟驰行驶的制约性、延迟性和传递©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2004年第4期
6、 孙 俊等:交通仿真模型及其应用研究103性,且刺激2反应模型形式简单,现在已较少使用。车辆跟驰规则毕竟与真实驾驶行为存在较大的差2.1.3 心理2生理学跟驰模型距,缺乏直观性。而且,模型中对于超车、汇流等交通心理2生理学模型也称反应模型,是用一系列细节的描述和研究都比较粗糙。的阈值和期望距离体现人的感觉和反应,这些界2.2 中观交通模型限值划定了不同的值域,在不同的值域,后车与前中观模型采用中等详细级别来表述交通,即不车存在不同的影响关系。德国Karlsruhe大学的区分车辆和驾驶员的行为,也不单独描述,而是运Wiedemann于1974年建立的MI
7、SSION模型是用一种更聚合的方式来描述两者,如概率分布函这类模型中最为深入、最符合驾驶员行为的模型。数。但是行为规则的描述还是在独立级别上,如气模型通过在$Xö$V平面上的6个值AX、ABX、体动力模型描述在某地某时刻的速度分布。中观模SDX、SDV、CLDV、OPDV将车辆跟驰状态划分型有3个典型代表,即车头距分布模型、车辆团模为5个区域,即:自由行驶区、脱离前车区、逼近前型和气体运动模型。车区、跟驰行驶区、制动避祸区。在不同区域内,采2.2.1 车头距分布模型用不同的模型计算车辆下一时刻的状态。车头时距指两辆车连续通过同一位置的时间心理2生理学
