基于分子跟驰特性的交通流稳定性分析.pdf

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1、第30卷第5期2013年5月公路交通科技JournalofHighwayandTranspor￡afionResearchandDevelopmentVoL30No．5Mav2013doi：10．3969／j．issn．1002-0268．2013．05．018基于分子跟驰特性的交通流稳定性分析陈秀锋，郭涛，曲大义，郝杰(青岛理工大学汽车与交通学院，山东青岛266520)摘要：交通流稳定性分析是研究交通堵塞、交通事故和交通流特性的基础，对于提高车辆行驶的安全性和道路通行能力等方面的研究都具有重要的现实意义。首先基于分子

2、动力学理论，考虑前导车的行为变化以及外界环境变化等因素，对处于理想状态下的稳态车队进行了分析。然后采用微扰法从微观和宏观方面对交通流进行了稳定性分析，建立了基于需求安全距离的微扰跟驰模型。最后应用Matlab对微扰法研究结论进行了数值仿真分析。结果表明，当处于平衡状态的车队中的某车辆受到微扰后，车队能否在波动后恢复稳定状态与驾驶员反应强度系数的取值大小有关。关键词：交通工程；稳定性分析；微扰法；车队；分子跟驰；交通流；数值仿真中图分类号：U491．1+12文献标识码：A文章编号：1002—0268(2013)05一01

3、12—05AnalysisonTrafficFlowStabilityBasedonMolecularFollowingBehaviorCHENXiu—feng，GUOTao，QUDa—yi，HAOJie(SchoolofAutomobileandTraffic，QingdaoTechnologicalUniversity，QingdaoShandong266520，China)Abstract：Thestabilityanalysisoftrafficflowisthebasisforresearchoftraffi

4、cjams，trafficaccidentsandtrafficflowcharacteristics．Ithasimportantpracticalsignificanceforresearchofimprovingdrivingsafetyandtragiccapacity．First，basedonmoleculardynamicstheory，thecharactersofthesteadystateteaminidealstateareanalyzedconsideringthebehaviorchangeo

5、fleaderCarandthechangeofexternalenvironment．Then，thestabilityanalysisoftrafficflowiscarriedoutfrommicroandmacroaspectsbyusingperturbationmethod，andtheperturbationcar-followingmodelbasedonrequiredsafedistanceisestablished．Finally，theconclusionisanalyzedbyMatlab．T

6、heresultshowsthatwhenavehicleoffleetinequilibriumisperturbed，whetherthefleetcanrecoversteadystateafterfluctuationsdependsonthevalueofdriver'sreactionintensityCOe伍cient．Keywords：trafficengineering；stabilityanalysis；perturbationmethod；vehiclefleet；molecularCar-fol

7、lowing；trafficflow；numericalsimulation0引言交通流稳定性主要研究道路中的扰动对交通流相位的影响。假设道路上的1列车队保持平衡状态行驶，当车队中某车辆改变1个驾驶动作时，信号(激励)就形成了，这个信号就会像波一样逐渐向后传递。如果系统不稳定，扰动波会沿着车流向后传递，最终使车流演化为交通堵塞；如果系统是稳定的，小扰动在向后传播过程中能量会逐渐减小，最终控制在一个小的范围内摆动，车队恢复稳定状态。交通流稳定性分为局部稳定性和渐进稳定性¨“J。局部稳定性指前后2车的速度大致相等，车间距离

8、大体保持某常数值。渐进稳定性指在车队中某车的速度变化波向后传播中车队所产生的特性。交通流收稿日期：2012一12一18基金项目：国家自然科学基金项目(51178231)；国家科技支撑计划资助项目(2009BAGl3A03)；山东省自然科学基金项目(ZR2012EELl28)作者简介：陈秀锋(1977一)，男，山东莱芜人，讲师．(c