微观交通仿真中的驾驶员模型研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第4页丁——反应时间；Av(t)——f时刻第靠辆车与第n+1辆车的速度差；Ax(t)——f时刻第n辆车与第n+1辆车的距离；c，m，，——为常数；1960年，Edie[10】尝试用一些宏观数据来拟和肌=0，，=1模型，所用的方法与Gazis，Herman和Ports相似。随后的15年中进行了许多类似的研究，他们都尝试着去标定m和12_间最佳组合。自从70年代后期以来，人们对GM模型的研究和标定越来越少。GM跟驰模型形式简单，物理意义明确。作为早期工作，具有开创意义，许多后期的跟驰理论研究都源于其建立的刺激一反应的基本方程。但在标定m和Z的过程中存在大量的矛盾

2、，导致这些矛盾的主要原因包括：(1)根据GM模型，无论前后车相距多少，前后车都相互影响，这不符合车辆跟驰模型的基本定义；(2)大量的研究和实验都是在低速度交通运行状态中进行的，而这样的交通流与真实的交通流相差较远；(3)在前后车速度相等的情况下允许两车的距离为零，这不符合实际交通情况。由于以上三点原因导致GM模型的通用性欠佳，所以现在很少使用该模型。2)线性跟驰模型尽管Chandler，Herman和Montrol[11】所提出的GM模型在研究的初始阶段是线性的，但是Uelly(1959)[12】对线性跟车模型发展的贡献却是不可忽视的。他所提出的新线性跟车模型考虑了前方两辆车是否制动减速

3、对后车加速度的影响。模型如下所示：口。O)=C．Av(t一丁)+C2(缸(f一丁)一EO))(1-2)‘D。(f)=口+伊(t-T)+弦。O一丁)这里：D(f)——期望跟车距离；(1-3)C1_Helly借用先前的研究成果，即通过对14个司机的跟车行为调查，在相关系数大于0．8时，T的取值范围为0．5S一一2．2S，G的取值范围为O．17——1．3，平均T=0．75，西南交通大学硕士研究生学位论文第5页Cl=0．5的情况下，得到的结果；C：——通过设置△1，和Ax，使前后车的加速度相等，即相对加速度为零。这样就产生下面的最终公式：a=0．5Av(t-0．5)+0．125(Ax(t—O．5

4、)一D。O))(1—4)D。(T)--．20+v(t一0．5)(1-5)Bekey，Burnham和Seo[131(1977)再次利用线性跟车模型尝试用源自最优控制系统设计的传统模型推导新的跟车模型。应该注意到线性模型的初始模型就是m=0，l=1的GM模型，模型形式简单、实用，目前该模型也大量应用在大量实践中。但线性跟驰模型和GM模型一样都存在通用性差的弊端。相对于GM模型，由于考虑到前后车的速度差，线性模型在标定上更加合理。3)生理——心理跟驰模型生理——心理模型也称反应点模型(ActionPointModels)简称AP模型。该模型是将刺激抽象为前后车之间的相对运动，包括速度差和距离

5、差的变化。这类模型用一系列阈值和期望距离体现人的感觉和反应，这些界限值划定了不同的值域，在不同的值域，后车与前车存在不同的影响关系。生理——心理模型是一种跟驰决策模型。Michaels[14】(1963)通过分析司机生理和心理一些潜在的因素，首次提出生理一心理跟车模型的理念：司机通过分析视野中前车尺寸大小的改变，即前车在司机视觉中投影夹角的变化，感知前后车相对速度的变化，根据公认的感知阈值d／dt(zlv／Ax2)约为6×10-4，判断是否正在与前车接近，一旦超过这个阈值，司机将选择减速，使对相对速度的感知不超过这个阈值，是否能够感知到前车的变化是后车司机进行任何操作的基础。由于尽管该模

6、型的集成系统可以合理地仿真司机的行为，但是在标定各个参数和闽值时却不太成功，因此很难来评价这些模型的有效性。但目前该模型的基础毫无疑问与实际最一致，也最能描述大多数我们日常所见的司机行为，因此这种模型以及其衍生的各种模型应用于许多实践中。4)安全距离跟驰模型安全距离模型也称防追尾模型(CollisionAvoidanceModels，简称CA模西南交通大学硕士研究生学位论文第6页型)，该模型最初是由Kometani和Sasaki[151提出，该模型最基本的关系并非GM模型所倡导的刺激一反应关系，而是寻找一个特定的跟车距离(通过经典牛顿运动定理推导出)。最初模型如下所示：缸(f一丁)=伽。

7、2一。O一丁)+屈v：(f)+胁。(f)+60(1．6)这里的口，∥，屈，bo都是系数。Gipps[16J(1981)对此模型的研究取得了重大突破，他考虑了几个先前研究中忽略的次要因素。自Gipps提出改进CA模型后，CA模型广泛地应用于计算机仿真中。CA模型之所以能被大量应用，主要原因在于可以用一些对司机行为一般感性假设来标定模型。大多数情况只需知道司机将采用的最大制动减速度，这样就能满足整个模型的需要。尽管该模型能够得出可以令人