道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现
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智能交通中的道路微观模拟与控制研究智能交通,即依靠新技术和信息化手段,进行智能化、人性化、安全化、高效化的交通运输。
在智能交通领域中,道路微观模拟和控制是一个非常重要的研究领域。
道路微观模拟和控制研究旨在借助计算机模拟技术,模拟路面行驶情况,并通过调整实际车辆行驶,控制行车速度,缓解拥堵,实现高效安全的交通运输。
一、道路微观模拟道路微观模拟是指对车辆、路面以及驾驶员等细节进行精细模拟。
通过建立包含车道数目、车道长度等信息的道路模型和车辆模型,对城市道路交通流的运行状况进行仿真模拟。
道路微观模拟的主要内容包括车辆行驶路线、车流密度、车辆速度、交通事故模拟等,其中最重要的是车流密度模型。
它是交通流理论中最基本的模型,能够直接影响到模拟结果的准确度以及模拟过程中的参数设置。
二、道路微观控制道路微观控制是指在道路行驶过程中,根据模拟结果,进行车辆速度控制,从而达到缓解拥堵,提高道路通行能力和安全性的目的。
具体而言,道路微观控制主要包括车辆行驶策略、交通信号灯控制以及交通管理等方面。
1. 车辆行驶策略控制车辆行驶策略控制是根据实际运行情况,制定出合理的车辆行驶策略,以及对策略做出相应的调整和优化。
这一方面的研究主要包含三层次: 行驶决策、行为选择和行动执行,通过这三个层次实现微观控制。
2. 交通信号灯控制交通信号灯控制是道路微观控制的重要组成部分。
通过信号灯控制,可以实现按照不同时间段对车流量进行管制,以及指定车辆通行的方向和速度。
因此,交通信号灯控制对于缓解拥堵、提高交通效率有着重要的作用。
3. 交通管理交通管理旨在通过实时获取道路交通信息、分析、处理和传递信息,以达到高效安全地管理道路交通的目的。
通过实时掌握各种交通信息,诸如车流量、拥堵情况、事故情况等,可以及时调整车辆行程,提高它们的效率,同时也能够为其他车辆提供更优质的道路信息。
三、实际应用道路微观模拟与控制研究在现实应用中具有广泛的应用前景.其中,城市道路交通管理和高速公路交通管理是应用最为广泛的领域。
微观交通模型的全微观参数校正及仿真平台研究的开题报告题目:微观交通模型的全微观参数校正及仿真平台研究研究内容和意义:随着城市化进程的不断推进和人口的不断增长,城市交通拥堵越来越成为一个普遍存在的问题。
因此,交通管理部门需要将交通流理论与实际交通管理相结合,以提高交通系统的效率和安全性。
尽管已经有了一些微观交通模型,然而,目前仍面临一些挑战。
其一,这些模型的参数校正方法仍然需要改进。
其二,当前的仿真平台仅能够支持基于简化模型开发的系统级仿真,而缺乏对复杂系统的支持。
因此,本文旨在提出一种全新的微观交通模型的全微观参数校正及仿真平台。
具体来说,本文将研究以下内容:1. 提出一种全新的微观交通模型,用于描述城市道路网络中的交通流。
2. 提出一种新的参数校正方法,以使模型的预测结果更准确。
3. 基于微观交通模型,开发一种全新的仿真平台,以支持更全面的交通仿真任务。
预期成果:1. 开发出新的微观交通模型,准确地描述交通流的行为。
2. 开发出一种新的参数校正方法,从而获得更准确的预测结果。
3. 开发出全新的仿真平台,使之能够支持更复杂的仿真任务。
4. 实现对城市交通流的全面仿真,以评估交通系统的效率和安全性。
研究方法和步骤:为了达到以上目标,本项目将按照以下步骤进行:1. 调研现有的微观交通模型,了解其优缺点。
2. 提出一种新的微观交通模型,以使其更准确地描述交通流的行为。
3. 开发一个新的参数校正方法,以提高模型准确性。
4. 基于新的微观交通模型开发全新的仿真平台,并根据需要开发相应的工具支持其他仿真任务。
5. 对交通系统进行全面的仿真,并分析模拟结果。
时间安排:1. 开题:2天。
2. 调研和文献综述:1个月。
3. 微观交通模型的设计与实现:2个月。
4. 参数校正方法的设计和实现:1个月。
5. 仿真平台设计和实现:3个月。
6. 实验结果分析和论文撰写:2个月。
总计:9个月。
微观交通仿真模型研究摘要: 离散事件系统仿真是现代仿真技术的主要研究热点之一,在工程技术、经济、军事等领域经常使用。
本文讨论了离散事件系统仿真的一般步骤及在交通仿真中的应用,对微观交通仿真中的部分核心仿真问题和模型进行了分析,如车辆生成,跟驰,行驶,排队模型等。
关键词: 离散事件系统排队模型微观交通仿真车辆生成引言系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础,以计算机和各种专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实的或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术,相似论是系统仿真的主要理论依据。
离散事件系统是指受事件驱动,系统状态跳跃式变化的动态系统,系统的迁移发生在一串离散点上。
这种系统往往是随机的,具有复杂的变化关系,一般用流图或网络图描述。
如果应用理论分析方法难以得到解析解,甚至无法解决,无疑仿真技术为解决这类问题提供了有效的手段。
交通仿真是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用,它不仅可以表现交通流时空变化、为交通道路设计规划提供技术依据,还可以对各种参数进行比较和评价,以及对环境的影响进行评价等。
交通仿真模型可划分为宏观、中观、微观3种。
微观交通是以单个车辆为对象,通过一些相对简单但真实的仿真模型来模拟车辆在不同道路和交通条件下的路网上运行,并以动态图像的形式显示出来,在描述和评价路网交通流状况方面具有传统数学模型无法比拟的优越性。
例如,微观模型对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的,车辆在道路上的跟车、超车及车道变换行为等微观行为都能够非常细致和真实地反映出来。
在仿真模拟交通管理的应用中,就是借助离散事件的模型研究来解决一些仿真问题的。
图1说明了离散事件系统仿真的一般步骤,同时也表明了系统建模与仿真建模的关系。
1离散事件系统仿真模型离散事件系统仿真建模的目的是要建立与系统模型有同构或同态关系的模型。
采用事件步长法仿真程序的组成,主要有以下部分:(1)仿真时钟:提供仿真时间的当前值;(2)事件表:由策划和事件调度生成的事件名称,时间的二维表,即有关未来事件的表;(3)系统状态变量:描述系统状态的变量;(4)初始化子程序:用于模型初始化;(5)事件子程序:每一类事件的服务子程序;(6)调度子程序:将未来事件插入事件表中的子程序;(7)时钟推进子程序:根据事件表决定下次(最早发生的)事件,然后将仿真时钟推进到该事件发生的时刻;(8)随机数产生子程序:产生给定分布的随机数的子程序;(9)函数子程序:用于系统性能分析的子程序;(10)统计计数器:用来存放与系统性能分析有关的统计数据的各个变量值;(11)主程序:调用上述各种子程序并完成仿真任务全过程。
微观交通仿真综述微观交通仿真技术是一种通过模拟现实交通环境中的车辆、行人和其他交通参与者的行为来研究交通流动性和安全性的工具。
随着城市化进程加快和交通拥堵问题日益突出,微观交通仿真技术在交通规划、交通管理和交通安全等领域中得到了广泛的应用。
本文旨在对微观交通仿真的研究现状、方法和应用进行综述,以期为相关人员提供参考。
一、微观交通仿真的研究现状微观交通仿真是基于个体行为的交通仿真技术,其研究内容主要包括车辆、行人和道路设施等交通参与者之间的交互作用。
目前,微观交通仿真的研究主要集中在以下几个方面:1. 交通流模型交通流模型是微观交通仿真的核心内容之一,它主要研究交通参与者在道路网络中的运动和交互行为。
目前,常用的交通流模型包括微观的基于个体行为的模型和宏观的基于流体动力学的模型。
其中微观的交通流模型可以更好地模拟出交通参与者之间的细微行为,对于交通流动性和安全性的研究有重要的意义。
2. 交通行为建模交通行为建模是微观交通仿真的另一个重要方面,它主要研究交通参与者的行为规律和决策过程。
在交通行为建模中,研究者通常借助于心理学和行为经济学的理论,对驾驶员和行人的决策过程进行建模,以期能够更准确地描述他们在交通环境中的行为。
3. 仿真平台和工具为了进行微观交通仿真,研究者通常会借助于一些仿真平台和工具,比如SUMO、VISSIM和MATSIM等。
这些仿真平台和工具通常都提供了丰富的模型和接口,能够帮助研究者更方便地进行交通仿真实验。
微观交通仿真的研究主要集中在交通流模型、交通行为建模和仿真平台和工具等方面,研究者通过对这些方面的研究,不断提高微观交通仿真技术的建模精度和仿真效果,为交通规划、交通管理和交通安全等领域提供了有力的支撑。
微观交通仿真的方法主要包括建模方法和仿真实验方法两个方面。
2. 仿真实验方法微观交通仿真的仿真实验方法通常包括计算机仿真和实际仿真两种。
在计算机仿真中,研究者通常会利用仿真平台和工具进行仿真实验,通过改变模型的参数和初始条件,来观察交通流的演化过程;而在实际仿真中,研究者通常会借助于视频监控和车载设备等技术,对真实的交通环境进行观测和记录,以期验证建立的交通流模型和交通行为模型。
面向智能交通的城市道路微观仿真技术研究随着城市化进程的加速和交通工具的不断更新,城市交通系统已经成为当代城市中最重要的基础设施之一。
但是,作为城市的“血液”,交通系统不可避免地面临着诸多挑战,例如交通拥堵、道路安全、环保问题等等。
如何优化交通系统,实现城市道路运行的高效、安全、环保等目标,成为了学界和业界关注的热点问题。
本文将重点介绍面向智能交通的城市道路微观仿真技术及其应用。
一、什么是城市道路微观仿真技术?城市道路微观仿真技术是指通过计算机模拟城市道路交通运输系统的运作过程,从而获取真实的数据信息,进行数据分析和优化调控的技术。
在仿真过程中,需要模拟路网、车辆、行人、信号灯等多个因素,考虑到这些因素对交通流的影响,从而精确模拟城市交通系统的运行情况,可为交通规划、交通管理和交通决策等提供可靠的科学依据。
城市道路微观仿真技术具有高精度、高可靠性和高灵活性等优点,可大大提高交通运输系统的效率,减少交通事故,优化路网结构和交通流分配方案。
随着智能化交通技术的不断发展,城市道路微观仿真技术已经成为实现智能交通系统的重要手段之一。
二、城市道路微观仿真技术的应用城市道路微观仿真技术广泛应用于城市交通规划、交通管理和交通决策等多个领域。
1. 交通规划城市道路微观仿真技术可用于建立城市道路运输系统的模型,预测城市交通系统的流量、拥堵情况和路段的运行状况等,为交通规划提供科学依据。
例如,基于微观仿真技术,可以预测未来城市交通的发展趋势,为城市交通规划提供科学的决策支持;同时,还可以针对具体的路段或区域进行仿真模拟,为大规模公共工程建设提供可行性分析和评估。
2. 交通管理城市道路微观仿真技术可用于交通管理系统的优化和评估,例如交通信号灯的优化、公交车运行的优化等。
基于仿真模型分析,可以探究不同交通管理策略的效果,从而为交通管理部门提供科学的决策依据,优化交通系统的运行效率。
3. 交通决策城市道路微观仿真技术可用于制定交通决策,例如制定交通运输政策、制定疏通拥堵的措施等。
道路交通规划模型与仿真研究一、概述道路交通规划是城市规划中不可或缺的重要组成部分。
它主要是针对城市道路的交通需求和交通供给之间的关系进行分析和研究,制定出能够满足城市交通需求的可行性方案。
现代科学技术不断进步,道路交通规划模型与仿真技术成为了理论研究和实践应用的重要手段,能够为城市交通规划提供更加精确、科学的支持。
二、道路交通规划模型道路交通规划模型主要分为宏观模型和微观模型两种。
宏观模型主要是从整体层面对城市的交通流量和交通组织进行研究,包括流量平衡模型、阻塞理论模型等;微观模型则是从个体层面对驾驶人、车辆等进行分析,主要包括行为模型、交通仿真模型等。
1、流量平衡模型流量平衡模型是道路交通规划中最为基础的模型之一,主要是从交通路段的供给(道路通行能力)和需求(交通流量)之间进行协调,最终实现平衡。
流量平衡模型主要能够用于对城市交通拥堵情况进行分析和优化,通常采用路网交通平衡、供给侧平衡、需求侧平衡等多种方法。
2、阻塞理论模型阻塞理论模型主要是针对城市道路交通拥堵情况进行预测和仿真的一种模型,通过对交通流量和道路通行能力进行分析,给出最终的拥堵程度。
其中最为代表性的就是双重程银行模型(CTM)和路口模型。
3、行为模型行为模型主要是从个体驾驶人的行为出发,分析驾驶人在不同情况下的行车习惯、决策方式等,为城市交通管理提供参考。
其中最为常见的行为模型主要有CDD、MITSIM、Vissim等模型。
三、道路交通仿真技术当下,道路交通仿真技术的发展已经成为了建模和实现城市规划过程的重要工具,可以很好地为城市交通规划提供精确、可信的分析和预测支持。
1、基于代理的仿真技术代理仿真技术采用了一些基于智能代理的方法,可以模拟驾驶人和车辆之间的交互,并且对于路况变化等条件也可以进行自主判断和处理。
主流的代理仿真技术主要有AgentHMS、MATSIM、TRANSIMS等。
2、离散事件仿真技术离散事件仿真技术是一种能够模拟自动化交通系统的高级仿真技术,可以模拟路网、信号灯系统、驾驶人决策等多种变量。
微观交通仿真综述微观交通仿真是通过计算机模拟交通系统中个体行为和交通流的一种方法。
它可以帮助交通规划者和决策者理解交通系统的运行情况,评估不同交通政策和规划方案的效果,优化交通设施的设计和管理,提高道路交通效率和安全性。
本文将对微观交通仿真的基本原理、方法和应用进行综述,并对其未来发展进行展望。
一、微观交通仿真的基本原理微观交通仿真是基于交通行为学和计算机模拟技术的交叉学科,其基本原理包括对交通参与者(如车辆、行人)的行为规律和交通系统的运行规律进行建模,通过计算机模拟分析交通系统的运行状态和评估交通政策和规划方案的效果。
微观交通仿真的基本原理可以归结为以下几点:1. 个体行为建模:微观交通仿真模型需要对交通参与者的行为规律进行建模,如车辆的加速、减速和换道行为,行人的行走速度和路口通过行为等。
这些行为规律可以通过交通行为学的理论和实证研究进行归纳和总结。
2. 交通流模型:微观交通仿真需要对交通流的形成和演化进行建模,包括车辆之间的互动和交通信号灯对交通流的控制等。
这些模型可以基于流体力学、智能交通系统和控制理论等相关领域的知识进行构建。
3. 计算机模拟技术:微观交通仿真利用计算机模拟技术进行实现,通过将交通系统的各个元素(如道路网络、交通参与者、信号灯等)进行抽象和数学建模,利用计算机程序对交通系统进行模拟和分析。
微观交通仿真的基本原理包括对交通参与者行为规律和交通流模型的建模,以及利用计算机模拟技术进行交通系统的模拟和分析。
微观交通仿真的方法主要可以分为离散事件仿真和代理模拟两种。
1. 离散事件仿真:离散事件仿真是一种基于事件驱动的仿真方法,将交通系统的运行过程抽象为一系列事件的发生和处理。
在离散事件仿真中,每个交通参与者和交通设施都可以被建模为一个独立的实体,它们之间通过事件传递信息和影响彼此的行为。
离散事件仿真可以灵活处理不同类型的交通参与者和道路情况,适用于复杂的交通系统和政策评估任务。
交通仿真实验报告交通仿真实验报告一、实验目的和背景交通仿真是一种通过计算机模拟交通流动和交通控制的技术,旨在提供有效的交通规划和管理策略。
本实验旨在通过交通仿真软件,模拟真实道路上的交通流动,探究不同交通控制策略对交通流量和拥堵情况的影响,以提供决策者参考。
二、实验方法和过程1. 实验环境搭建在实验开始前,我们首先搭建了交通仿真实验的环境。
选择了一条典型的城市主干道进行仿真,确定了道路的长度、车道数、车辆流量等参数,并在仿真软件中进行设置。
2. 交通流模型设定根据实际情况,我们选择了基于微观交通流模型的仿真方法。
该方法以车辆为基本单位,通过模拟车辆的加速、减速、换道等行为,来模拟真实道路上的交通流动。
3. 交通控制策略设计为了探究不同交通控制策略对交通流量和拥堵情况的影响,我们设计了三种不同的交通控制策略:信号灯控制、交通警察指挥和无交通控制。
在实验中,我们分别对这三种策略进行了仿真模拟,并记录了交通流量、平均车速、拥堵时间等数据。
4. 数据分析和结果展示通过交通仿真软件提供的数据,我们进行了详细的数据分析和结果展示。
通过对比不同交通控制策略下的数据,我们可以得出结论,评估各种策略的优劣,并为实际交通管理提供参考。
三、实验结果和讨论通过数据分析和结果展示,我们得出了以下结论:1. 信号灯控制策略在交通流量控制方面表现较好,能够有效地平衡道路上的车辆流动。
然而,在高峰时段,信号灯控制也容易导致交通拥堵,延长车辆通行时间。
2. 交通警察指挥策略可以根据实际情况及时调整交通流动,适应道路上的变化。
但是,这种策略需要人工干预,依赖于交警的经验和判断力,可能存在一定的主观性和误差。
3. 无交通控制策略下,车辆自由通行,但容易导致交通混乱和拥堵。
尤其是在交通流量较大的情况下,无交通控制策略的效果较差。
四、实验结论和建议根据实验结果和讨论,我们得出了以下结论和建议:1. 在交通流量较大的主干道上,推荐使用信号灯控制策略,以平衡车辆流动和减少交通拥堵。
交通流仿真模型的研究与应用随着城市化进程的不断加速,城市交通问题也越来越突出,其中交通拥堵成为了城市交通的痛点之一。
如何有效地控制交通拥堵,提高交通效率成为了城市交通管理的重要课题。
而交通流仿真模型作为交通研究的重要手段,也在城市交通管理中扮演了重要的角色。
一、交通流仿真模型的基本原理交通流仿真模型是利用计算机仿真的方法对道路交通系统进行建模。
它通过建立交通流的运动方程,通过数学运算模拟交通流的行车行为和交通流的运动变化。
交通仿真模型可以用于预测交通流状况,在交通管理和规划中发挥着重要的作用。
在交通流仿真模型的建立中,需要对交通流的各个组成要素进行建模,主要包括:车辆行驶特性、道路设施、交通信号控制系统等。
其中,车辆行驶特性是交通流仿真模型的核心要素,它包括车辆的速度、车头时距、行驶轨迹等信息。
而道路设施是指对道路本身的各种属性进行建模,主要包括道路宽度、车道数量、交叉口位置等。
交通信号控制系统则是指对交通信号的控制进行建模,例如灯色设计、时序控制等。
二、交通流仿真模型在交通管理中的应用交通流仿真模型作为交通研究的重要手段和决策支持系统,在交通管理中发挥了重要的作用。
主要体现在以下几个方面:1、交通规划支持:交通流仿真模型可以对城市道路网的负荷量进行预测,通过预测,可以制定更加合理的交通规划建议,解决城市交通拥堵的问题。
2、交通信号控制优化:交通流仿真模型可以对交通信号控制进行仿真模拟,通过优化交通信号,提高交通网络的通行效率,减少拥堵状况的发生。
3、交通管理决策支持:交通流仿真模型可以对不同交通方案进行模拟,通过仿真结果,制定出最佳的交通规划方案,提高城市交通治理和管理的效率。
三、交通流仿真模型的研究现状目前,交通仿真模型已经成为了交通研究的重要手段和决策支持系统。
国内外很多研究机构和公司都在开展交通仿真模型的研究工作,例如,美国交通研究局、日本交通运输省等机构都有相关的研究项目在进行。
而在国内,交通仿真模型研究也在不断发展壮大,例如清华大学交通研究所、北京交通大学交通工程系等研究机构都在开展交通仿真模型的研究工作。
基于微观交通流模型的城市道路改善策略研究随着城市化进程的迅速推进,越来越多的人群聚集在城市中,带来了严重的交通拥堵问题。
为了改善城市道路交通状况,需要制定科学合理的道路改善策略。
在这方面,基于微观交通流模型的研究发挥了重要作用。
本文将就此主题进行探讨。
首先,我们需要了解什么是微观交通流模型。
微观交通流模型是一种通过对车辆运动进行细致的描述,以模拟交通流动态特性的方法。
这种模型能够考虑诸多因素,如车辆之间的间距、速度与加速度、道路布局等,从而更真实地反映道路交通状况。
在研究城市道路改善策略时,我们可以使用微观交通流模型来模拟城市道路的交通状况,并通过对模型的运行结果进行分析,得出一些有关道路改善的启示和策略。
以下是一些可能的策略:1. 调整信号灯时序:信号灯的时序设置直接关系到交通流的畅通程度。
通过微观交通流模型,我们可以模拟不同的信号灯时序设置,并评估其对道路交通的影响。
同时,结合交通状况和车流量等信息,可以根据模型分析结果制定最佳的信号灯时序方案。
2. 建设高效的交通枢纽:城市交通枢纽的合理规划和设计对整个道路网的流畅度至关重要。
通过微观交通流模型,可以研究不同交通枢纽布局和道路连通性的影响,并评估其对交通拥堵的缓解程度。
在实际的道路改善中,可以根据模型研究结果优化交通枢纽的规划和设计方案。
3. 提供高效的公共交通系统:发展公共交通是减少城市交通拥堵的有效途径之一。
通过微观交通流模型,可以模拟公共交通车辆的运行情况,并评估其对私家车流量的减少和交通拥堵的影响。
在实际改善中,可以根据模型模拟结果调整公共交通线路和班次,提高公共交通系统的效率。
4. 鼓励非机动交通出行:推广非机动交通,如步行和骑行,是减少城市交通拥堵和改善道路状况的一种方式。
通过微观交通流模型,可以研究不同非机动交通出行方式的影响,并评估其对交通流量和拥堵程度的影响。
在实际改善中,可以根据模型结果发展和改进非机动交通系统。
5. 制定合理的限行政策:限行政策是缓解城市交通拥堵的一种手段。
高速公路微观交通流模型的建立与仿真分析随着城市化进程的加快,高速公路交通压力越来越大,如何合理地进行交通管理和规划成为了摆在我们面前的一个重要问题。
为了解决高速公路交通流问题,研究人员提出了各种各样的交通流模型。
微观交通流模型是一种基于车辆行为的交通流理论方法,通过对单个车辆的运行状态进行研究,揭示了影响交通流的各个因素,并可以模拟不同交通条件下的交通流行为。
下面我们将介绍高速公路微观交通流模型的建立和仿真分析。
首先,建立高速公路微观交通流模型需要收集和分析大量的实际交通数据。
这些数据可以包括车辆速度、车辆密度、车道流量、车辆间距等信息。
通过对这些数据的收集和分析,我们可以得到一个真实且准确的高速公路交通流的数据基础。
基于收集到的数据,我们可以使用一些数学模型来构建高速公路微观交通流模型。
目前常用的模型有以下几种:1. 一维宏观模型:这种模型将高速公路上的交通流看作是一维流动的流体,它基于一系列流体动力学方程,通过对流量、速度、密度等参数的描述,来模拟高速公路上的交通流行为。
2. 细胞自动机模型:细胞自动机是一种基于离散事件的交通流模型,它将高速公路划分为一些离散的单元,每个单元称为一个细胞,模型通过定义细胞之间的关系和细胞状态的转换规则来模拟交通流的动态演化。
3. 宏观模型与微观模型的融合模型:这种模型结合了宏观模型和微观模型的优点,它既考虑了交通流的整体性质,又考虑到了车辆之间的相互作用。
通过建立宏观模型和微观模型之间的联系,可以更加准确地模拟高速公路上的交通流。
建立模型后,我们可以通过仿真分析来评估不同交通条件下的交通流行为。
仿真分析可以帮助我们预测高速公路上的交通状况,评估不同交通管理措施的效果,优化交通流量分配等。
通过逐步调整模型的参数和初始条件,我们可以得到不同情况下的仿真结果,从而为交通管理决策提供科学依据。
在进行高速公路微观交通流模型的仿真分析时,需要考虑一些重要的因素。
首先是道路条件,包括车道数、坡度、弯道等,这些因素会影响车辆的行驶速度和行驶行为。
车道变换行为研究综述车道变换行为是指驾驶人在驾驶过程中从一个车道切换到另一个车道的行为。
车道变换在交通流中是一种常见的驾驶行为,也是道路交通安全的重要组成部分。
对车道变换行为的研究有助于深入了解驾驶人的驾驶行为和决策过程,并对交通管理和交通安全提供有益的指导。
一、车道变换的定义和分类车道变换是指驾驶人在驾驶过程中将自己的车辆从一个车道切换到另一个车道的行为。
根据驾驶人的意图和目的,车道变换可以分为主动变换和被动变换两种。
主动变换是指驾驶人根据自己的驾驶意图,主动选择切换车道的行为。
主动变换车道通常是为了超车、驶入或驶离出口、通行速度不足等目的。
被动变换是指驾驶人由于交通或其他因素的影响,被迫切换车道的行为。
被动变换车道通常是由于前方车辆减速、障碍物等因素造成的。
二、影响车道变换行为的因素1.驾驶人特性:驾驶人的性别、年龄、驾龄、驾驶经验等个体特性对车道变换行为有一定影响。
年轻的驾驶人和男性驾驶人更倾向于进行主动变换车道。
2.交通环境:交通环境是指车辆密度、速度、道路宽度等因素。
交通环境的变化会影响驾驶人的车道变换行为。
3.道路标线和交通标志:道路标线和交通标志对驾驶人的车道变换行为起着重要的指示作用。
合理的道路标线和交通标志可以引导驾驶人正确进行车道变换。
4.驾驶任务:驾驶任务是指驾驶人当前的行驶目标,如超车、驶入或驶离出口等。
不同的驾驶任务会影响驾驶人的车道变换行为。
车道变换行为的研究可以基于驾驶人的行为模型进行。
常用的车道变换行为模型有合并模型和分割模型。
合并模型是指驾驶人在变换车道时主动寻求与目标车道上的车辆合并的行为模式。
合并模型考虑了驾驶人在车道变换过程中的目标选择、车速调整和加速度控制等因素。
车道变换行为的危险因素包括搞车风险、死角视线盲区、驾驶人注意力不集中等。
这些危险因素可能导致车道变换行为中的事故和冲突。
为了减少车道变换行为中的危险因素,需要通过交通管理、驾驶教育和技术手段等综合措施来提高驾驶人的安全意识和驾驶技能。
道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现陈晶,孙旭飞,田东黎(福州大学物理与信息工程学院,福建福州350108)摘要:建立了描述车辆换道意图的产生、选择合适车道和实施换道行为的车道变换模型。
运用车辆运动学理论,以换道车辆为目标,给岀了目标车辆与邻近车辆的最小安全距离间隙接受模型和车辆换道实施过程的运动模型,并应用到程序设计中,利用基于VC++上建立的交通仿真系统动态地显示非强制换道行为的效果。
与VISSIM软件基于规则的换道模型相比,加入驾驶特性的影响和优化原来固定的安全距离,研究结果相对更优。
关键词:道路;微观交通仿真;换道行为;目标位置;最小安全距离中图分类号:U412.1文献标志码:B文章编号:1009-7767(2019)01-0028-04Research and Implementation of Simulated Lane Change Behavior Model ofRoad Micro TrafficChen Jing,Sun Xufei,Tian Dongshen智能交通系统(Intelligent Transport System,以下简称为ITS)在交通运输系统发展过程中占据重要地位。
由于交通运输系统的不可复制性,交通仿真模型成为ITS中交通分析的重要方法之一,而作为交通仿真的核心部分,车辆行为模型也在ITS中发挥着重要作用m。
车辆行为模型包括跟驰行为模型和换道行为模型,其中换道行为模型的质量优劣直接影响着交通仿真模型的效果与性能。
与已趋于成熟的跟驰行为模型相比,换道行为模型研究则相对落后回。
由于在换道过程中存在运动学过程较为复杂、驾驶员的驾驶特性难以量化、微观数据难以获取等问题,笔者拟从运动学角度对车辆换道行为模型进行分析,从驾驶员的决策过程分析最小安全距离和换道行为实施的运动模型。
通过在微观仿真系统上动态显示换道行为的仿真效果,来验证换道行为模型的准确性,并提高微观仿真系统的精度。
1换道行为分类道路上车辆换道行为是一种普遍且常见的交通现象。
车辆换道是指当前道路不止1个车道时,车辆由于某种需求从当前车道变更到相邻车道的驾驶行为。
换道行为是指根据驾驶员特性以及对周围交通状况的实时信息(车速、位置等)判断,调整驾驶目标策略的综合过程。
换道行为根据换道产生的需求大致可以分为2类:强制换道、非强制换道。
强制换道是指车辆为了到达目的地而采取的变道行为,具有确定的目标车道、在一定行驶区域内必须换道的特点;非强制换道又称为自由换道,是指目标车辆在遇到当前车道前车速较慢时,为了追求期望车速以及更大的驾驶空间或为了正常驾驶避开即将驶入安全距离的后车而产生的换道行为。
笔者主要研究非强制换道行为。
2换道行为模型研究换道行为通常被分为:产生换道意图、选择合适车道和换道行为实施2T。
其中选择合适车道可以视为分析车辆换道行为可行性的过程,它将最终决定换道行为是否实施。
2.1产生换道意图在不同的交通流密度下,由于每个驾驶员对当前车辆的期望车速要求不同,这个期望车速主要受车辆的机械特性、驾驶员的驾驶特性和交通规则的影响。
车辆在道路行驶时,由于当前车道前车的速度过慢,导致车辆的行驶速度低于期望车速时,便会产生换道需求。
但是这个需求不是必须的,而是为了获取更理想的行驶方式而采取的换道行为。
只有当选择的目标车道确认换道行为可行时,换道才可实施,否则车辆会继续在原车道减速行驶冋。
28彳苯技水2019No.l(Jan.)Vol.372.2选择合适车道2.2.1换道决策过程驾驶员在换道决策过程中主要基于以下3个方面进行考虑叫1)确定是否有换道需求,即驾驶员自身特性首先判断换道的类型,决定实施换道的方式;2)判断换道条件的可行性,即驾驶员选择换道的目标车道,并判断这些目标车道是否满足换道的条件;3)确定是否必须实施换道。
由于驾驶员的自身特性和车辆运动学特性影响着换道行为的可行性,其中驾驶员自身特性对换道行为的产生和实施占有决定性作用。
因此需要在换道行为模型中加入驾驶员类型变量,使得换道行为模型更加符合实际交通情况。
用T 值来反映不同类型的驾驶员对当前换道环境的不同反应和心里承受度161:7=0.1(胆小型);7=0.3(谨慎型);7=0.5(稳健型);7=0.7(急躁型);7=0.9(冒险型)。
笔者采用包含车辆区域的椭圆模型来描述不同方向存在的危险,厶表示椭圆模型的纵向长半轴,厶表示椭圆模型的横向短半轴,具体见图1。
图1椭圆模型示意图根据文献[7]建立车辆模型公式:厶=%+(1-门备弊。
(1)/y f式中:JF为车辆宽度,m;厶为车辆长度,m;人为前车行驶速度,m/s;V F为后车行驶速度,m/s;T为驾驶员的驾驶类型。
根据我国的交通法规,暂定目标车道为当前车道的左侧车道。
首先需要考虑目标车道后车速度与换道车辆的最小安全距离,保证车辆在换道过程和完成换道之后不会发生斜向碰撞和追尾;其次需要考虑目标车道前车和换道车辆之间的最小安全距离。
这样比较符合实际换道情况,使研究的换道行为具有实际意义。
2.2.2最小安全距离目前换道行为可行性的判断模型主要有:间隙接受模型和加减速接受模型同。
笔者主要研究间隙接受模型。
这里的间隙是指车辆换道后,换道车辆与目标车道的前、后两车之间各自的车头间距或车头时距。
相邻间隙是指目标车道前、后两车的当前车头间距或车头时距。
间隙接受模型见图2。
1)车辆M与车辆Fd之间的最小安全距离车辆M匀速行驶从慢车道换入快车道,且小于车辆Fd的速度。
为保证车辆M不与车辆Fd发生斜向碰撞和追尾,只要保证车辆M完成换道行为后,车辆Fd 及时发现车辆M,并立即减速行驶直至与车辆M相同的行驶速度,并不与其发生追尾,这样就可以避免在后面的跟驰过程中发生追尾事故。
假设换道时间为t,一般取值为1〜3s,车辆M的行驶速度为卩m,则车辆M的行驶路程S m为:S M=V M t o(2)车辆Fd的行驶路程Sm为:S沪畑+:弓_恪。
(3)12期I则保证车辆M和车辆Fd不发生追尾碰撞,最小安全距离需满足:厶S m+厶a+Wsin0。
(4)式中:厶为椭圆模型车辆长轴长度。
将式(2),(3)代入式(4)中得车辆M与车辆Fd之间的最小安全距离为:L0V fA t—V+L+2{\—T)v+ITsin0o(5)I2ard I*Fd式中:0为车辆M与车道水平线形成的角度。
2)车辆M与车辆Ld之间的最小安全距离若车辆M的速度$小于车辆Ld的速度Vs,两车之间的间距大于椭圆模型车辆纵向长度,一般不会发生斜向碰撞或追尾。
则需要满足如下关系式:厶2MS m-Sm+厶a+Wsin&o(6)车辆Ld的行驶路程Sy为:o(7)将式(2),(7)代入式(6)中得车辆M与车辆Ld之间的最小安全距离厶2为:2019年第1鬲(")^37卷彳苯仗索29厶2工仏-畑+厶+ 2(1-"台舉+Wsin&。
(8)A M3)车辆M 与车辆Lo 之间的最小安全距离若车辆M 的速度V H 大于车辆Lo 的速度Vs,随 着换道时间的推移,两车之间的间距会缩小,需要确保 换道行为实施不会与当前车道前车发生斜向碰撞。
根据上述方法类推,设换道时间为/,车辆M 与车辆Lo 之间的最小安全距离厶3为:L ~W~ VL 3^V M t-y 厶 + 2(1-7) 快 + Wsin 0O (9)y m因此,同时符合以上3种情况下的最小安全距离, 便满足了车辆换道行为的安全条件,则可实施换道行为。
2.3换道行为实施换道行为的实施主要有2种方法:一种是初始化1个换车道偏角,另一种是定义1个换道行为完成后的目标位置。
笔者结合这2种方法,并采用车辆运动学理论,对换道行为实施过程进行分析,确定1个合适换车 道偏角,通过基于目标位置的车辆跟踪,使换道车辆朝着这个目标位置行驶直至汇入目标车道。
车辆简化运动模型如下:x{k+\ )=x(k) +v - Az • cos \0{k )];y(A+l )=y(k)+v ■ A«-sin [0(A:)];0{k+\) =0(k')+v ■ St~tana(,k )/Z o (10)式中:e 为车辆从当前位置到目标位置坐标的转向角, 一般为3。
〜5。
叫a 为车轮转向角;”为车辆的速度“为 轴距;d 为换道时间必为当前换道车辆到目标位置的模拟步骤数。
车辆运动模型见图3。
图3车辆运动模型假设换道过程中,换道车辆的目标车道存在前、后车,前、后车的间距满足最小安全距离。
目标车道的前、 后车保持匀速行驶,选取目标车道前、后车中间的合 适位置作为换道后的目标位置。
如果这个位置在当前车辆位置的后方或者目标车道暂无后车,则由目标车道的前车当前位置减去期望间距后组成目标位置。
这个目标位置是随着目标车道的前车位置变化而变化的。
在车辆运动模型中的目标位置代表驾驶员计划在特定 情况下达到的位置,并不与周围的其他车辆相撞。
3换道行为程序设计换道行为的程序设计是基于VC++中MFC 软件平 台创建的微观仿真系统进行设计实现的。
车辆行为模块主要是结合车辆链表的管理方法、车辆结构体中的车辆信息如位置、速度、方向等以及道路信息等进行 车辆的行为处理。
换道行为程序总体流程见图4。
图4换道行为程序总体流程图30 彳曲技* 2019No.l(Jan.)Vol.374交通仿真结果在交通仿真中采用匀速换道的方法,换道车辆匀速行驶完成换道过程。
图5为交通仿真中某自由换道的过程。
其中,图a)为当前车道前车匀速行驶且速度低于换道车辆的期望速度,两车间距会接近期望间距,一般设为20m。
若满足换道车辆速度小于目标车道前车速度或者与目标车道距离足够大,且满足目标车道后车的最小安全距离时,保证换道过程不会碰撞。
后车最终由于不满意当前的驾驶状况,选择实施换道行为。
图b)、c)展示了车辆的实施换道过程,笔者选定目标车道为向左侧车道变换。
其中由于目标车道前车距离足够大,且后车距离大于最小安全距离,在图中并未出现。
图d)中车辆已经完成了车道变换行为,由于车速比前车快,所以在路网上的位置换道车辆比较靠前,符合保持自身驾驶状态的换道意图。
<---------<—A B A Ba)B车换道意图产生b)B车换道行为实施中—a■—c)B车换道行为完成后d)B车超过A车图5交通仿真中自由换道过程5结语笔者对车辆换道意图的产生、车辆换道行为的可行性分析和实施换道行为的车道变换模型以及实现方法进行了阐述。
建立了换道行为的可行性分析判断模型间隙接受模型和换道行为实施的运动模型,介绍(上接第27页)⑹孙宏伟.基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模[J].现代测绘,2014,37(1):18-21.[7]王海英,胡震天,刘容.基于微型无人机的全自动二维重建方法实验[J].城市勘测,2012(1):42-44.[8]刘尚蔚,王维洋,魏群.三维实景建模技术及其应用[J].中国水运(下半月),2016,16(11):132-134.[9]金星.3D实景建模技术在规划设计方面的应用[J].现代园艺,了车辆换道的程序设计过程,通过在交通仿真系统上实现了换道行为的动态过程。