第七章 车辆跟驰模型.ppt

2、渐进稳定性 渐进式稳定性是对车队进行研究，即车队的整体波动性。 （1）描述车队的方程 ●该方程任何一组特定的解都与头车的速度、λ和T有关。 ●无论车头间距为何值，如果发生增幅波动，那么在车队后部的某一位置，必定发生碰撞，方程的（7-14）的数值解可以确定碰撞发生的位置。 ●判断波动是增幅还是衰减的标准，也即渐进稳定性标准。 （2）渐进稳定性的研究结论 根据研究，一队行驶的车队当C=λT0.5-0.52时才是渐进稳定的，即车队中车辆波动的振幅呈衰减趋势。 当C=λTe-1时能保证局部稳定性同时也保证渐进稳定性。 （3）举例 ● 8辆车组成车队，分别取C=0.368、0.5、0.75，头车的初始波动同前，即先减速再加速至初始速度（加速度绝对值相等）。 ●进行计算机仿真后结果如图7-6。 图4-7给出了每车辆的运动轨迹，由于C=0.8，头车的波动在车队中产生不稳定传播，车头发生第一次波动后的24s时，第7辆车与第8辆车车间距变为0，即车头间距等于车辆长度，发生碰撞。 第五节 非线性车辆跟驰模型 线性跟驰模型假定驾驶员的反应强度与车间距离无关，即对给定的相对速度，不管车间距离小(如5m或10m），反应强度都是相同的。 实际上，对于给定的相对速度，驾驶员的反应强度应该随车距间距的减少而增加，这是因为驾驶员在车辆间距较小的情况相对于车辆间距较大的情况更紧张，因而反应的强度也会较大为了考虑这一因素，反应灵敏度系数并非常量，而是与车头间距成反比的，由此得到非线性跟驰模型。 1、车头间距倒数模型 这种模型认为反应强度系数与车头间距成反比，即： 2、基于速度的车头间距倒数模型 三、线性跟驰模型与非线性跟驰模型的比较 相同点 均为基于反应——刺激模式 区别 线性跟驰模型：反应强度系数为常量。 非线性跟驰模型：反应强度系数为变量，与速度成正比，与间距成反比。 第六节 跟驰模型研究分类 自20世纪50年代以来，国外的学者对车辆跟驰模型进行了大量、系统的研究，发表了众多的研究成果。 主要可以分为以下几类：线性跟驰模型、GM模型、安全距离模型、生理—心理模型。近年来，又涌现出来模糊推理模型和元胞自动机模型。 一、 GM跟驰模型（线性和非线性模型） GM模型是从20世纪50年代后期逐渐发展起来的车辆跟驰模型。当初是在假设车辆在22.86m(75ft)以内未越车或变换车道的状况下，由驾驶动力学模型(Driving Dynamic Model)推导而来，并引入反应(t+T)＝灵敏度刺激(t)的观念。其中反应以后车的加速度或减速度表示，刺激以后车与前车的相对速度表示，灵敏度则视模型的应用持性不同而有所差异。 这个模型的基本假设为：驾驶员的加速度与两车之间的速度差成正比；与两车的车头间距成反比；同时与自身的速度也存在直接的关系。GM模型清楚地反映出车辆跟驰行驶的制约性、延迟性及传递性。 ——t+T时刻第n+1辆车之间的加速度； —— t时刻第n辆车与第n+1辆车之间的速度差； ——t时刻第n辆车与第n+1辆车之间的距离； ——常数。 GM模型形式简单，物理意义明确，作为早期的研究成果，具有开创意义，许多后期的车辆跟驰模型研究都源于刺激一反应基本方程。 但是GM模型的通用性较差，现在较少使用GM模型，这是因为：第一，跟驰行为非常易于随着交通条件和交通运行状态的变化而变化，至少在微观方面已经被Rockwell和Treiterer证明；第二，大量的研究和试验是在低速度和停停走走的交通运行状态中进行的，而这种状态的交通流不能很好地反映一般的跟驰行为。 二、模糊推理模型 该类模型主要通过驾驶员未来的逻辑推理来研究驾驶行为。 这类模型的最大特色是将模型的输入项分为几个相互部分重叠的模糊集，每个模糊集用来描述各项的隶属度。 例如，一个模糊集可以用来描述或量化车头时距“太近” 若车头时距小于0.5s，则“太近”这个模糊集的隶属度或真实度就为1； 若车头时距大于2s，则“太近’’这个模糊集的隶属度或真实度就为0； 中间的数值表示了真实度或隶属度的等级，一旦定义清楚隶属度的等级，就可以通过逻辑推理得到输出模糊集，如果近而且继续近那么就制动。 模糊推理模型的具体表达如下： 如果Δx适当，则 如果Δx不适当，则Δx每减少一个等级，ai将减少0.3m/s2；Δx每增加一个等级，ai将增加0.3m/s2。 式中： T—反应时间，取1s； —后车驾驶员希望在 时间内能够跟上前车，取2.5s。 模糊推理模型 讨论： 基于模糊继理的车辆跟驰模型是近年来才发展起来且发展较快的车辆跟驰模型。 该模型主要通过推理驾驶员未来的逻辑阶段来研究驾驶员的驾驶行为。核心仍是刺激—反应关系。与传统GM模型相比，该模型具有局部稳定性。 两个因素可能