基于前车制动过程车辆跟驰安全距离模型.pdf

第28卷第1期 广西师范大学学报：自然科学版 V01．28No．1 2010年3月 of Normal ScienceEdition Mar．2010 Journal University：Natural Guangxi 基于前车制动过程的车辆跟驰安全距离模型 许伦辉1，罗强1，傅惠2 (1．华南理工大学土木与交通学院，广东广州510640，2．广东工业大学机电工程学院，广东广州510006) 摘要：在传统的基于制动过程的安全距离模型的基础上，考虑了前后车之间的速度关系和车辆制动减速度 的渐变过程，建立了单车道跟驰状态下车辆跟驰的安全距离模型。通过Matlab仿真计算，从理论上验证了该 模型能够很好地解决传统模型计算的安全距离存在较大偏差的问题。最后，通过Vc++建立了十字交叉口 的仿真系统，进一步检验了改进模型在保证车辆安全跟驰的情况下，能够提高道路交通效率，减小交叉口的总 延误，从而减少交通环境污染。 关键词：交通工程；车辆跟驰模型；仿真I安全距离；制动 中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：lOOl一6600(2010)01—0001—05 车辆跟驰理论是运用动力学方法研究在无法超车的单车道上，行驶车队中前车速度的变化引起后车 反应[1-23的一种理论。跟驰理论认为：在一列车队中，间距小于125m的车辆之间存在着一种可以定量描述 的影响关系，后车司机跟随前车行驶，凭借感知、判断和控制能力，对前车各种刺激有规律地做出反应[2]。 近年来，对车辆跟驰安全距离研究较多【}引，但是大多数都存在以下问题：①对于车辆的制动减速度采用固 定大小，没有考虑减速度的变化，不符合实际情况；②对车辆跟驰情况理想化，假设因素过多，与实际情况 不符合。本文提出车辆跟驰模型考虑了前后车速度之间的各种关系和车辆制动减速度渐变的情况。通过 实例仿真证实，改进模型应用在交通管理中，在保证行车交通安全的情况下，有效地提高了道路交通效率， 减少车辆的延误，从而减少了交通环境污染。 1 传统基于制动过程的安全距离模型 车辆的制动过程可以描述为：当前车状态发生改变后，后车驾驶员通过视觉搜集到相关信息，及时对 信息进行分析，如意识到应进行紧急制动，将右脚移动到制动踏板并紧急制动，直到车辆停止[4]。以前方车 辆突然原地停止为典型情况，建立的安全距离模型为： S=口otd+口3／2口。。+d， (1) 其中：S为安全距离，t，。为后车制动前的速度，td为制动迟滞时间，取值为1．2～2．0s[6]，d为车辆停止后， 与前方车辆之间的安全距离，一般取值为2～5 m[7]，口一为后车最大减速度，良好路面情况下一般取值为6 ～8m／s2。 从模型的建立来看，上述模型是建立在前车突然停止的情况下，主要是保证车辆跟驰安全的要求，没 有考虑道路交通效率方面的因素，导致该模型确定的安全距离偏大，与实际情况明显不符合。 2改进的安全距离模型 通过对传统基于制动过程的安全距离模型的分析，为了克服其中的缺陷，提出了一种改进模型。该模 型在考虑了前后车之间速度关系的同时，引入了减速度的增长过程‘8I，避免了以往模型中减速度突变的问 题。要判断跟随车是否有足够的制动滑行距离，需要进一步对跟车距离进行计算。 收稿日期：2009—12—02 基金项目：国家自然科学基金资助项目 通讯联系人：许伦辉(1965一)，男，江西南康人，华南理工大学教授，博导，博士。E—mail：lhxu@scut．edu．cn 万方数据 2 广西师范大学学报：自然科学版 第28卷 2．1模型建立的理论基础 根据文献E52的结果可知，车辆正常制动的制动距离为： S总=口o(o+“／2)+口3／2口～， (2) 式中，5总为总的制