车辆换道行为动态特性及其对车流影响研究

摘要

近年来，随着社会经济步伐的加快，汽车化水平不断提高导致车辆自由运行空间越来越有限。道路交通拥堵严重，交通安全事故频发揭示了研究道路系统交通问题的重要性。车辆跟驰行为和换道行为是车辆运行的两种基本行为，但车辆换道行为因其运行环境复杂，所涉及的交通因素较多，且执行过程中容易产生交通冲突，引发道路交通事故，从而降低道路交通系统的安全性。因此，有必要明确道路系统中车辆换道行为的动态特性及其对车流运行的影响机理，从而寻找解决措施并加以正确地引导。
　　论文首先系统描述了车辆换道原因和换道基本形式，从驾驶员交通特性、车辆因素、道路因素和交通条件四个方面分析其影响因素;然后，引入驾驶员-车辆智能体，系统划分车辆换道模式，研究了目标车辆与换道交通场景中周围车辆之间的交互行为及其动态特性，以间隙接受模型为基础研究目标车辆与目标车道后随车的决策优化过程，进而以最小安全距离为基础建立车辆换道交互行为模型;其次，基于效用理论对车辆换道动态实施过程进行分析，根据换道过程各阶段之间的相互关系建立换道决策概率模型，并利用极大似然估计方法标定其参数;最后基于分子动力学与交通波理论揭示车辆换道行为对车流运行的影响机理，数理统计分析车辆换道次数与交通量的关系，运用实际调查数据对比分析车辆换道频率、行程延误等指标，验证理论模型的准确性;研究成果可为我国城市交通管理与控制、交通运行仿真、车辆自适应巡航系统提供理论依据和技术支撑。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 课题来源

1．3 国内外研究现状分析

1．3．1 换道行为特性分析

1．3．2 换道模型研究

1．3．3 换道行为对车流特性影响

1．3．4 研究现状评述

1．4 研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．5 本章小结

第2章 车辆换道行为的系统描述

2．1 车辆换道行为分析

2．1．1 换道运行环境

2．1．2 换道产生原因

2．1．3 换道基本形式

2．2 车辆换道影响因素

2．2．1 驾驶员交通特性

2．2．2 车辆因素

2．2．3 道路因素

2．2．4 交通条件

2．3 本章小结

第3章 车辆换道交互行为及其模型

3．1 车辆交互行为理论基础

3．1．1 驾驶员-车辆Agent

3．1．2 交互特性分析

3．2 车辆换道交互行为模式划分

3．2．1 交互行为间隙接受模型

3．2．2 交互行为模式判定

3．3 基于间隙接受的换道交互行为决策分析

3．3．1 目标车辆交互决策分析

3．3．2 后随车交互决策分析

3．4 基于最小安全距离车辆换道交互行为建模

3．4．1 模型假设

3．4．2 模型建立

3．5 交通仿真分析

3．6 本章小结

第4章 车辆换道实施的动态决策优化

4．1 车辆换道实施过程决策树

4．1．1 换道行为决策优化理论基础

4．1．2 车辆换道过程决策分析

4．1．3 车辆换道行为决策树建立

4．2 模型建立

4．2．1 目标车道

4．2．2 间隙接受

4．3 模型参数标定

4．3．1 目标车道参数标定

4．3．2 间隙接受参数标定

4．4 本章小结

第5章 车辆换道行为对车流运行的影响

5．1 交通流特性参数

5．1．1 流量

5．1．2 速度

5．1．3 密集度

5．2 系统相似性解析

5．2．1 换道分子动力学分析

5．2．2 换道交通波产生机理

5．3 车辆换道交通波模型

5．3．1 拥挤波与消散波

5．3．2 换道密集度模型

5．4 数值验证

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢