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原文传递基于驾驶员行为的交通流建模

论文题名：	基于驾驶员行为的交通流建模
关键词：	交通系统;交通流建模;驾驶员行为;模型试验
摘要：	驾驶员行为是交通流理论研究的重要组成部分，从驾驶员行为直接解析，构建交通流模型是对交通流研究的补充与完善。以驾驶员行为分析作为研究切入点选取研究对象，车头时距是驾驶员跟驰行为最重要的参数，直接反映驾驶员思想;流-密-速关系是交通流理论的基础，是个体驾驶员集群行为的直接表现。本文从驾驶员行为分析出发，确定研究主要对象为车头时距分布模型和速度-密度关系模型。明确以机理解析-模型构建-标定验证为研究思路，从模型机理和函数形式两个方面对现有模型进行梳理与分类，分析产生由来、发展历程和建模方法，总结函数形式、基本参数与典型特征，提出了交通流模型构建需要注意的四个方面:模型结构的设计、模型参数的标定、驾驶员行为的描述和实际数据的特征，为后续建模研究提供了思路依据。　　分析驾驶员的跟驰行为，提出安全-效率惩罚机制解析车头时距的形成与变化，得到可以有效表征驾驶员跟驰安全性和行驶效率的车头时距分布模型。模型参数可以分析不同驾驶员或交通环境下的安全性和行驶效率，并且模型优于常用参数估计模型。提出KS检验通过率进行模型对比，分析了样本数据量和最小移位车头时距对模型验证与对比结果的影响。结果表明采用安全-效率惩罚机制对驾驶员行为的解析是有效的。　　为了进一步得到速度-密度关系模型，仍以驾驶员行为分析为切入点，研究在驾驶员心理中，安全与效率的能量守恒权衡过程。提出基本假设:驾驶员心理存在势能和车辆动能的守恒关系。使用虚拟弹簧描述驾驶员心理势能存储和释放过程，借助能量守恒和动力学关系，从微观跟驰推导得到宏观速度-密度模型，模型参数物理意义明确。实地采集区间交通流数据拟合模型曲线，验证模型有效性;使用线圈检测器数据，验证模型的普遍适用性。结果表明能量守恒思想可行。　　考虑单点和区间检测器实际情况，解释实测数据特征与理论分析产生差异的原因，分析Logistic速度-密度曲线应用的有效性。从Logistic生长曲线原始假设入手，提出速度变化率概念，参考资源限制基本假设，使用交通状态参数修正速度变化率，推导得到参数意义明确的一族Logistic速度-密度修正模型。并且给出模型验证与相关Logistic模型的对比。　　本文为了分析驾驶员行为，引进安全-效率惩罚机制、能量守恒思想、Logistic原始假设，构建一系列交通流模型，加深对交通流特性的认知，为模型的选择应用提供依据，提出新的交通流研究思路。
作者：	马晓龙
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	王殿海
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文