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考虑前车换道过程的跟驰模型研究
| 论文题名： | 考虑前车换道过程的跟驰模型研究 |
| 关键词： | 跟驰模型;换道行为;双车道交通流;横向分离;参数标定;驾驶行为 |
| 摘要： | 跟驰和换道是交通流中两种常见的驾驶行为，前车的换道行为既受周围车辆影响的同时，也会极大地影响目标车道和当前车道后方跟驰车辆的驾驶决策。现有的跟驰理论未能充分考虑前车换道期间跟随车驾驶行为可能发生的变化，换道行为相关研究也未能在微观层面上对前车换道期间后车行为的变化进行细致讨论。因此，考虑前车换道过程的跟驰模型研究，能够提高现有跟驰模型的适应性，更为真实地反映复杂交通流中车辆的驾驶行为决策。 本文以NGSIM（Next Generation Simulation）实测数据为基础分析前车换道期间对目标车道及当前车道后车的影响，并基于FVDM模型，分别建立换道汇入和换道穿越时目标车道后车与当前车道后车的跟驰模型，并借助线性稳定理论与多种数值实验对模型的合理性和有效性进行了分析验证。主要内容有： ①在提取NGSIM换道前后周围车辆驾驶状态信息的基础上，利用假设检验统计方法分析前车换道期间对目标车道及当前车道后车的影响，采用平均速度、速度标准差及速度变异系数来反映换道前和换道期间后车驾驶状态的变化。 ②考虑LM换道刺激的跟驰行为建模。定义了前车换道汇入（Lane Merge, LM）时对目标车道后车形成的不同换道刺激，引入考虑后车驾驶员竞争系数及换道车辆横向位移的竞争水平函数，基于FVDM模型，建立了不同换道刺激下的跟驰行为模型（LM-FVDM）。借助稳定性分析方法推导了模型的线性稳定区域，利用数值仿真实验对不同换道刺激、驾驶员不同竞争系数下模型的合理性进行了分析。 ③考虑LP间距增益的跟驰行为建模。在前车换道驶离（Lane Pass, LP）时，引入间距增益因子来反映前车发生横向偏移时，后车对前方行驶空间的放大程度，建立考虑LP间距增益的跟驰模型（LP-FVDM）。对模型进行了稳定性分析，利用数值实验对不同换道情形下横向位移敏感系数不同时模型的合理性进行了分析。 ④参数校正与模型有效性验证。采用GA遗传算法对基础FVDM模型参数进行校正，结合跟车时距与最小跟车时距的隶属度函数对驾驶员风格进行判别；基于此，分别对LM-FVDM模型与LP-FVDM模型进行实测验证。 综上所述，构成了考虑前车换道过程的跟驰模型研究。数值仿真结果表明本文模型能够合理反映多种场景下后车驾驶员的驾驶行为决策；NGSIM数据实验表明本文模型输出的速度误差及位置误差较FVDM均显著降低，能够更为有效地反映真实交通流中后车驾驶员的速度变化过程。 |
| 作者： | 王玄金 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 孙棣华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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