CN111968372B - 一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，基于车型差异，修正前导车与跟驰车的理论安全行驶跟驰距离，得到考虑车型因素的安全行驶跟驰距离；基于跟驰车驾驶员的风格，修正考虑车型因素的安全行驶跟驰距离，得到心理安全行驶跟驰距离；基于跟驰车和先导车的相对距离与心理安全跟驰距离，以及跟驰车车速与驾驶员期望车速的大小关系，获取下一步跟驰车速度；所述风格为驾驶员的敏感系数和冒险系数。本发明利用前导车与跟驰车的相对距离以及心理安全跟驰距离进行判断，计算下一时刻的跟驰车纵向速度，实现了对多车型混合交通条件下的跟驰行为的准确刻画。该模型可描述不同车型以及不同驾驶员风格下的跟驰行为，为多车型混合交通的管理提供参考。

Description

一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法

技术领域

本发明涉及智能交通信息技术领域，具体的，涉及一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法。

背景技术

货运车辆由于体积大、性能差等特点，与其它快速车辆混行时，极易导致交通通行效率显著降低。随着近年来国内经济的迅猛发展，货运车辆数量的不断增加，低速货车影响快速路通行效率的现象日益严重。考虑车型差异对不同风格驾驶员的驾驶行为影响，重现多车型混合交通的跟驰行为，将有利于交通管理部门合理的进行交通管控，提高多车型混合交通的通行效率。

然而现有的跟驰模型并未考虑车型差异对不同风格驾驶员的影响，这使得现有跟驰模型对多车型混合交通环境下的跟驰行为刻画较差。实际数据表明，在小型客车与大型货车组成的混合交通中，前导车车型会对驾驶员造成影响，当前导车为大型货车时，驾驶员会更加考虑安全因素，扩大跟车时距；同时该影响的大小与因人而异，这种主观层面影响为刻画多车型混合交通环境下的跟驰行为增大了难度。现有的跟驰模型主要考虑前后车加速度与速度之间的关系，对跟驰行为的刻画在上述混合交通环境下与实际不符。

专利CN 106407563 A提供了一种基于驾驶类型和前车加速度信息的跟驰模型生成方法，利用聚类数据挖掘的方法，根据实际数据进行司机驾驶风格的划分，在全速度差模型的基础上引入个人预期效应，并进一步考虑了前车加速度信息对跟驰行为的影响，得到车辆跟驰模型。但是该方法未考虑前导车车型对后车驾驶员造成的影响，对多车型混合交通条件下的跟驰行为描述效果不佳。在其余的文献研究中也没有考虑前导车车型对后车驾驶员跟驰行为的影响，而仅考虑驾驶员风格导致的跟驰行为变化，对多车型混合交通条件下的跟驰行为描述效果较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，可描述不同车型以及不同驾驶员风格下的跟驰行为，为多车型混合交通的管理提供参考。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，

基于车型差异，修正前导车与跟驰车的理论安全行驶跟驰距离，得到考虑车型因素的安全行驶跟驰距离；

基于跟驰车驾驶员的风格，修正考虑车型因素的安全行驶跟驰距离，得到心理安全行驶跟驰距离；

基于跟驰车和先导车的相对距离与心理安全跟驰距离，以及跟驰车车速与驾驶员期望车速的大小关系，获取下一步跟驰车速度；

所述风格为驾驶员的敏感系数和冒险系数。

进一步，所述理论安全行驶跟驰距离的获取方式具体为：

其中：v₀为跟驰车在当前时刻的速度；

t₀为跟驰车驾驶员的反应时间；

a_max为跟驰车的最大减速度；

t₁为跟驰车减速度变化过程的行驶时间；

t₂为跟驰车减速度恒定过程的行驶时间；

v₁为前导车当前时刻的速度；

l₁为前导车车长；

d₃为两车间的最小安全距离；

a_m为前导车的最大减速度。

进一步，所述考虑车型因素的安全行驶跟驰距离具体为：

其中：f为车型影响参数。

进一步，所述车型影响参数的获取方法为：

其中：T_type为前车车型影响因子；

表示前车车型，若为客车则为0，货车则为1；

表示后车车型，若为客车则为0，货车则为1；

α₁、α₂、α₃为不同跟车类型下的校正系数。

进一步，所述心理安全跟驰距离具体为：

其中：G为第一校正系数，；

γ为所述敏感系数；

M为第二校正系数。

进一步，所述敏感系数的获取方法为：

γ＝(t₁+t₂)/(mt₁)

其中：t₁为跟驰车减速度变化过程的行驶时间，

t₂为跟驰车减速度恒定过程的行驶时间。

进一步，所述第一校正系数的获取方式为：

G＝a₀+a₁cos_(A·W)+b₁sin_(A·W)

其中，A为所述冒险系数；

W、a₀、a₁、b₁均为待定系数。

进一步，所述下一步驰车速度的获取方式具体为：

其中：h_real为跟驰车与前导车的相对距离，v_e为驾驶员期望车速，a_A为跟驰车加速度，a_D为跟驰车减速度。

本发明的有益效果是：

本发明基于安全距离跟驰模型，考虑车型因素以及驾驶员风格的影响，通过前导车和跟驰车的速度来计算心理安全跟驰距离，计算结果更贴近实际。同时利用前导车与跟驰车的相对距离以及心理安全跟驰距离进行判断，计算下一时刻的跟驰车纵向速度，实现了对多车型混合交通条件下的跟驰行为的准确刻画。该模型可描述不同车型以及不同驾驶员风格下的跟驰行为，为多车型混合交通的管理提供参考。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明流程图；

图2为本发明的描述场景分示意图；

图3为本发明的理论安全距离计算时减速度随时间变化示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本实施例提出了一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，场景描述如图1和2所示，具体为：

基于车型差异，修正前导车与跟驰车的理论安全行驶跟驰距离，得到考虑车型因素的安全行驶跟驰距离。

前导车与跟驰车的理论安全行驶跟驰距离是基于Kometani安全距离跟驰模型计算得到，具体的：假设前车突然以最大减速度a_m刹车，后车驾驶员意识到前车变化，经过t₀的反应时间，迅速刹车，减速度经过t₁增大至最大值a_max，经过时间t₃，车辆停止，与前车保持最小安全距离。

首先，根据图2，计算跟驰车在反应时间t₀内的行驶距离d₁，公式如下：

d₁＝v₀t₀

其中：

v₀为跟驰车在当前时刻的速度；

t₀为跟驰车驾驶员的反应时间。

第二，计算跟驰车刹车期间行驶距离d₂，公式如下：

其中：

为跟驰车在减速度变化期间的行驶距离；

为跟驰车载减速度恒定期间的行驶距离；

t₁为跟驰车减速度变化过程的行驶时间；

t₂为跟驰车减速度恒定过程的行驶时间；

a_max为跟驰车的最大减速度。

第三，计算前导车刹车期间的行驶距离d₄，公式如下

其中：

v₁为前导车当前时刻的速度；

a_m为前导车的最大减速度。

步骤14：计算理论安全跟驰距离h，公式如下

其中：

l₁为前导车车长；

d₃为两车间的最小安全距离。

基于跟驰车驾驶员的风格，修正考虑车型因素的安全行驶跟驰距离，得到心理安全行驶跟驰距离，其中，风格为驾驶员的敏感系数和冒险系数，即根据驾驶员的自身心理素质决定的，具有很大的主观因素。具体为：

第一，确定车型影响参数，具体可根据下式进行计算：

其中：T_type为前车车型影响因子；

表示前车车型，若为客车则为0，货车则为1；

表示后车车型，若为客车则为0，货车则为1；

α₁、α₂、α₃为不同跟车类型下的校正系数。

第二，基于车型影响参数，得到考虑车型因素的安全行驶跟驰距离，具体如下：

其中：f为车型影响参数。

基于跟驰车和先导车的相对距离与心理安全跟驰距离，以及跟驰车车速与驾驶员期望车速的大小关系，获取下一步驰车速度，具体为：

第一，引入驾驶员冒险系数A，计算第一校正系数G,公式如下：

G＝a₀+a₁cos_(A·W)+b₁sin_(A·W)

其中，A为冒险系数；

W、a₀、a₁、b₁均为待定系数。

第二，引入驾驶员敏感系数γ，公式如下

γ＝(t₁+t₂)/(mt₁)

其中：

t₂为跟驰车减速度恒定过程的行驶时间。

m为第二校正系数。

第三，根据图3，计算跟驰车减速度变化过程的行驶时间t₁。

v₀＝a_maxt₂+0.5a_maxt₁

第四，根据上述步骤，获取心里安全跟驰距离，具体为：

基于跟驰车和先导车的相对距离与心理安全跟驰距离，以及跟驰车车速与驾驶员期望车速的大小关系，获取下一步驰车速度，具体为：

其中：h_real为跟驰车与前导车的相对距离，v_e为驾驶员期望车速，a_A为跟驰车加速度，a_D为跟驰车减速度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：

基于车型差异，修正前导车与跟驰车的理论安全行驶跟驰距离，得到考虑车型因素的安全行驶跟驰距离,

所述考虑车型因素的安全行驶跟驰距离具体为：

其中：v₀为跟驰车在当前时刻的速度,

t₀为跟驰车驾驶员的反应时间,

a_max为跟驰车的最大减速度,

t₁为跟驰车减速度变化过程的行驶时间,

t₂为跟驰车减速度恒定过程的行驶时间,

v₁为前导车当前时刻的速度,

l₁为前导车车长,

d₃为两车间的最小安全距离,

a_m为前导车的最大减速度,

f为车型影响参数；

基于跟驰车驾驶员的敏感系数和冒险系数，修正考虑车型因素的安全行驶跟驰距离，得到心理安全行驶跟驰距离,

所述心理安全行驶跟驰距离具体为：

其中：G为第一校正系数,

γ为所述敏感系数,

m为第二校正系数；

基于跟驰车和先导车的相对距离与心理安全行驶跟驰距离，以及跟驰车车速与驾驶员期望车速的大小关系，获取下一步跟驰车速度。

2.根据权利要求1所述的考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：所述理论安全行驶跟驰距离的获取方式具体为：

3.根据权利要求1所述的考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：所述车型影响参数的获取方法为：

其中：T_type为前车车型影响因子；

表示前车车型，若为客车则为0，货车则为1；

表示后车车型，若为客车则为0，货车则为1；

α₁、α₂、α₃为不同跟车类型下的校正系数。

4.根据权利要求1所述的考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：所述敏感系数的获取方法为：

γ＝(t₁+t₂)/(mt₁)

其中：t₁为跟驰车减速度变化过程的行驶时间，

5.根据权利要求1所述的考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：所述第一校正系数的获取方式为：

G＝a₀+a₁cos_(A·W)+b₁sin_(A·W)

其中，A为所述冒险系数；

W、a₀、a₁、b₁均为待定系数。

6.根据权利要求1所述的考虑主观因素的多车型混合交通跟驰行为仿真方法，其特征在于：所述下一步驰车速度的获取方式具体为：

其中：h_real为跟驰车与前导车的相对距离，v_e为驾驶员期望车速，a_A为跟驰车加速度，a_D为跟驰车减速度。

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