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考虑驾驶风格的跟驰模型构建及交通震荡仿真研究
| 论文题名： | 考虑驾驶风格的跟驰模型构建及交通震荡仿真研究 |
| 关键词： | 交通流;驾驶风格;跟驰模型;K-means聚类;交通震荡;数值仿真 |
| 摘要： | 自交通强国战略提出以来，道路建设日益完善，社会经济迅速发展，机动车保有量飞速增长，道路交通拥堵问题已成为阻碍社会经济发展的一大难题。交通拥堵初期以部分车辆的减速-加速现象为主要形式，这种车辆自发形成的走走停停现象又被称为“交通震荡”。道路上频繁出现交通震荡现象将严重降低道路通行效率，同时增加碳排放量，危害交通安全。经研究表明，个体驾驶员的微观驾驶行为差异是造成交通震荡的重要原因。因此本文从驾驶风格角度入手，构建考虑个体驾驶员驾驶风格的车辆跟驰模型并进行参数标定，通过数值仿真还原交通震荡现象，从而探究微观驾驶行为与宏观交通流之间存在的联系。 本文首先基于聚类分析法对驾驶风格进行划分。从NGSIM数据集中筛选出共1430名符合跟驰条件的驾驶员，提取驾驶风格特征参数值。利用因子分析方法对初步选取的特征参数进行降维，得到简化后的公因子用于K-means聚类分析，将驾驶风格划分为4类。根据类型特征将其分别命名为“迟钝-激进”型、“敏捷-稳重”型、“标准”型和“迟钝-胆小”型。 其次，考虑个体驾驶员的驾驶风格构建车辆跟驰模型。采用感知及反应程度表征个体驾驶员驾驶风格，将驾驶风格参数引入全速度差模型（FVDM），构建考虑个体驾驶员驾驶风格的跟驰模型（DSOVM）。通过稳定性分析及进一步仿真验证，证实了驾驶员感知反应程度越高交通流稳定性越好。 然后，对改进后的模型进行标定及仿真验证。在NGSIM数据集中选出4列跟驰车队作为标定数据，利用遗传算法标定模型未知参数。经仿真对比分析，验证在模型中加入驾驶风格参数能够更好地再现车辆时空轨迹。 最后，利用改进后的模型开展交通震荡仿真研究。用速度标准差反映交通震荡的振幅，通过设定不同的仿真条件，对比分析头车在匀速及变速行驶时交通震荡振幅的变化趋势。改变头车行驶状态及车队中驾驶风格类型的构成，进一步分析不同驾驶风格对交通震荡的影响。结果表明改进后的模型能够重现速度标准差的凹增长模式，且交通流运行速度及驾驶风格都会影响交通震荡演变。 |
| 作者： | 仇晓赟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨龙海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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