考虑驾驶特性的微观交通仿真

论文摘要

随着社会经济的发展，交通事故和交通拥堵等交通相关问题己成为世界各国面临的共同问题。近年来，我国交通事故发生量呈不断上涨的趋势，北京上海等大城市道路交通拥堵也日益严重，如何采取一定的措施改善我国的交通安全和道路运输能力是一项亟待解决的问题。而对驾驶员行驶特性的认识和微观交通流的仿真研究可以为我们提供理论依据和参考。本篇论文考虑驾驶员驾驶倾向和经验后，将驾驶员分为六类，为每一类驾驶员分别建立微观驾驶模型，对微观交通流进行建模仿真，从而根据仿真结果提出一定的交通监管措施，对解决交通事故和交通拥堵等交通相关问题有积极作用。本研究据此建立了研究框架。本篇论文在前人研究基础上，首先通过深度访谈的方法，确定中国驾驶员在车辆跟驰和换道过程中影响其驾驶行为的具体因素，并结合文献中总结的各种微观模型，分别建立适用于中国驾驶员的跟驰模型和换道模型。然后，本研究进行了一定量的人因学实验，以采集中国不同类型驾驶员的驾驶数据，包括跟驰行为过程中速度、加速度、距离等数据和换道行为各步决策过程中各临界点的距离大小。通过对实验结果进行分析处理，确定出跟驰模型和换道模型中的参数。基于已建立的车辆跟驰模型和换道模型研究中搭建了微观仿真平台。该平台可对环形道路的交通流进行模拟，使得微观驾驶行为过程可视化，同时可对交通流各宏观统计值进行记录。通过利用该系统模拟交通自发堵塞现象、统计交通流量参数和模拟渐进换道过程验证了微观驾驶模型的正确性。最后，利用已建立的基于驾驶特性模型的多代理机制微观仿真系统，在特定道路条件（道路长度和线形、车道数量等）下对上述多个因素（各类型驾驶员的比例和驾驶员反应时间）进行仿真分析。研究交通流宏观表现（交通流量和险情数）对于各类因素的敏感性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 交通流理论概述
• 2.1.1 描述交通流特征的基本参数
• 2.2 交通流微观模型
• 2.2.1 车辆跟驰模型
• 2.2.2 车辆换道模型
• 2.2.3 元胞自动机模型
• 2.2.4 人工神经元网络模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 跟驰模型建立
• 3.1 访谈
• 3.1.1 访谈目的
• 3.1.2 访谈者
• 3.1.3 访谈内容
• 3.1.4 访谈结果
• 3.2 跟驰模型框架
• 3.2.1 自由驾驶阶段
• 3.2.2 跟驰阶段
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 实验目的
• 3.3.2 被试
• 3.4 实验结果与跟驰模型建立
• 3.4.1 自由驾驶阶段
• 3.4.2 跟驰阶段
• 第4章 换道模型建立
• 4.1 访谈
• 4.1.1 访谈目的
• 4.1.2 访谈者
• 4.1.3 访谈内容
• 4.1.4 访谈结果
• 4.2 换道模型框架
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 实验 1
• 4.3.2 实验 2
• 4.3.3 实验 3
• 4.4 实验结果与换道模型建立
• 4.4.1 本道满意度临界点
• 4.4.2 邻道满意度临界点
• 4.4.3 邻道安全点临界点（后车速度大于本车）
• 4.4.4 邻道安全点临界点（后车速度小于本车）
• 第5章 微观仿真系统实现与模型验证
• 5.1 微观仿真系统设计
• 5.1.1 模型框架
• 5.1.2 模型算法实现方式
• 5.2 系统缺省值配置
• 5.2.1 系统初始化
• 5.2.2 模型参数设置
• 5.3 微观仿真系统程序实现
• 5.3.1 Visual studio 仿真平台
• 5.3.2 程序实现及基本界面介绍
• 5.4 本章小结
• 第6章 微观驾驶模型验证与讨论
• 6.1 微观驾驶模型验证
• 6.1.1 特征一-自发产生的堵塞现象
• 6.1.2 特征二-宏观交通流量
• 6.1.3 特征三-换道现象
• 6.2 微观因素对交通流宏观表现的影响
• 6.2.1 不同类型驾驶员比例
• 6.2.2 驾驶员反应时间
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 论文主要工作
• 7.3 应用与研究前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 实验材料
• 附录 A 驾驶员类型测试问卷
• 附录 B 模拟仿真系统数据
• 附录 C 实验指导书
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果