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原文传递考虑前后多车影响的跟驰模型研究

论文题名：	考虑前后多车影响的跟驰模型研究
关键词：	城市道路;交通拥堵;跟驰模型;稳定性;数值仿真
摘要：	城市化进程的加速发展在带动经济发展的同时，又带来了很多的负面影响，其中城市道路的交通拥挤就是其衍生的社会问题。因此，现阶段如何高效解决道路交通拥挤问题就显得尤为重要。而车辆跟驰模型作为主要的微观交通流模型，对于描述行驶车辆间的相互作用关系，反映交通流运行的内在机理，揭示拥堵形成和演化的规律方面有其独特的优势。如果能够建立合理的车辆跟驰模型，从交通流本质出发，就能为研究道路交通拥堵问题提供一种新的解决思路和办法。本文以此为出发点，在总结和学习以往车辆跟驰模型构建和研究的基础上，提出了一种新的改进的跟驰模型，具体研究工作如下: 　　首先，本文构建了一种新的考虑驾驶员视野内前后多车辆影响的跟驰模型。已有的跟驰模型有从跟驰车辆多前车出发考虑其对跟驰行为的影响，也有从跟驰车辆后车出发考虑其对跟驰行为的影响，但是根据跟驰理论的传递特性，以及实际道路行驶经验，驾驶员会通过视野观察前后多车辆的行驶状态来调整自己的驾驶动作，保证跟驰车辆甚至跟驰系统的稳定性。因此本文通过对实验道路车辆跟驰数据的采集分析，分别对改进模型和FVD模型进行了标定和验证，结果显示:改进跟驰模型在对实验数据的拟合上表现优于FVD模型。同时利用跟驰模型对车辆启动和制动过程的精细刻画优势，来检验模型建立的合理性及优越性。实验结果显示:同FVD模型相比，改进模型能够在更短的时间内完成跟驰车辆的启动和制动行为，可以有效减少车辆跟驰行驶时的延迟性。　　接着，对改进模型进行了线性稳定性研究分析。根据稳定性理论，推导得到了改进模型的稳定性条件，并通过数值仿真对其进行了验证，结果显示:灵敏度α越大越有利于提高交通系统的稳定性。另外对系统的抗干扰能力进行了模拟验证，系统跟驰速度、跟驰间距和跟驰轨迹的模拟结果都显示:面对跟驰系统中出现的小的扰动，改进模型具有消散扰动抵抗干扰的能力。同时，分别观察了经典FVD模型、不考虑前车的前导车跟驰以及不考虑后车跟驰三种情景下模型对抗干扰的能力。对比结果显示:对于本次研究选取的实验路段的交通流特性，应用改进模型更具有稳定性。　　然后，为了说明改进的车辆跟驰模型可以应用于道路交通流仿真，在传统元胞自动机基础上建立了一种一维连续型元胞自动机模型。传统元胞自动机在对交通流模拟过程中呈现跳跃性变化，对于交通流细节的刻画存在一定局限，如果能将跟驰模型同连续型元胞自动机相结合，就能对道路交通流的演化进行更细致的刻画。仿真结果显示:新构建的交通流仿真模型可以刻画出实验道路交通流的特性，K-Q图同实验道路交通流数据有较好的拟合性，可以用此模型研究解决实验道路的交通问题。接着对改进模型部分权重值的变化来观察其对道路通行能力的影响，结果显示:车辆跟驰行为中必须考虑跟驰车辆前车的前导车的影响，但加大第二辆前导车的参考比例，会对跟驰车辆形成牵制，降低道路通行能力;而考虑跟驰车辆后车的跟驰状态可以有效提高道路通行能力。所以，在道路交通流研究中考虑跟驰车辆双前车以及后车的影响对提高道路通行能力有利。　　最后，对研究形成的结论和成果进行了梳理和总结，并对后续研究方向进行了展望。
作者：	刘世洁
专业：	交通运输工程；交通运输规划与管理
导师：	彭勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文