早期車輛跟馳模型研究綜述

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1、車輛跟馳模型研究綜述學(xué)號(hào)：14S032034姓名：孟柳1、早期車輛跟馳模型1.1Pipes與Forbes的跟馳模型Pipes的車輛跟馳模型源于加利福尼亞機(jī)動(dòng)車法規(guī)中對(duì)駕駛員跟馳行駛的建議：在跟隨行駛過程中，安全距離至少為一個(gè)車身長(zhǎng)度，并隨速度每增加16km/h，就增加一個(gè)車長(zhǎng)。Pipes與Forbes的跟馳模型是早期的研究成果，其工作具有開創(chuàng)的意義，雖然隨著對(duì)這一領(lǐng)域的深入研究，其模型精度已不能令人滿意。但其形式簡(jiǎn)單，物理意義明確，在實(shí)際當(dāng)中仍然得到了廣泛應(yīng)用。1.2刺激--反應(yīng)模型刺激--反應(yīng)模型重在描述駕駛環(huán)境中各種刺激對(duì)駕駛員行為的影響，包括

2、GM模型和線性跟車模型。GM模型最早是1958年由美國(guó)通用汽車研究小組的Chandler，Herman和Montroll提出的，它是由駕駛動(dòng)力學(xué)模型（DrivingDynamicModel）推導(dǎo)而來，并引入如下理念：Response=f(sensitivit，stimuli)式中，Response為后車在時(shí)刻t+T的加速度或減速度；sensitivity為后車對(duì)刺激的敏感度；stimuli為在時(shí)刻t后車與前車的相對(duì)速度；T是后車駕駛員的反應(yīng)時(shí)間。這個(gè)模型的基本假設(shè)為：駕駛員的加速度與兩車之間的速度差成正比；與兩車的車頭間距成反比；同時(shí)與自身的速度也

3、存在直接的關(guān)系。GM模型清楚地反映出車輛跟馳行駛的制約性、延遲性及傳遞性。GM跟馳模型的優(yōu)缺點(diǎn)：GM跟馳模型形式簡(jiǎn)單，物理意義明確。作為早期的研究成果，具有開創(chuàng)意義，許多后期的跟馳模型研究都是以其建立的刺激--反應(yīng)的方程為基礎(chǔ)，在前車緊急剎車時(shí)，后車維持不致發(fā)生尾撞的最小安全距離為前提推導(dǎo)而得。但是，GM模型的通用性較差，現(xiàn)在較少使用GM模型，這是因?yàn)樵诖_定m和l的過程中存在大量的矛盾之處。造成矛盾的原因可能是：（1）車輛跟馳行為非常易于隨著交通條件和交通運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化，前車的刺激與后車的反應(yīng)并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。（2）大量的研究和實(shí)驗(yàn)是在低

4、速度和停停走走的交通運(yùn)行狀態(tài)中進(jìn)行的，而這種狀態(tài)的交通流不能很好地反映一般的跟馳行為。（3）根據(jù)GM模型，無論前后車相距多遠(yuǎn)，都存在影響關(guān)系，這不符合車輛跟馳模型的基本概念。（4）前后車速同時(shí)允許兩車的車頭間距無限減小直至為零，這顯然是不合理的。1.3安全距離模型（CA模型）安全距離模型也稱防追尾模型，簡(jiǎn)稱CA模型，該模型最初由Kometani和Sasaki于1995年提出，該模型最基本的關(guān)系并非GM模型所倡導(dǎo)的刺激--反應(yīng)關(guān)系，而是尋找一個(gè)特定的安全跟車距離。如果前車駕駛員做了一個(gè)后車駕駛員意想不到的動(dòng)作時(shí)，在后車與前車的跟車距離小于這個(gè)特定的跟

5、車距離時(shí)，就有可能發(fā)生碰撞。安全距離模型（CA模型）的優(yōu)缺點(diǎn)：這一模型的優(yōu)點(diǎn)在于可以用一些對(duì)駕駛行為一般感性假設(shè)來標(biāo)定模型。大多數(shù)情況下只需知道駕駛員將采用的最大制動(dòng)減速度，就能滿足整個(gè)模型的需要。然而，仍有許多問題有待解決。如避免碰撞的假設(shè)在模型的建立中是合乎情理的，但與實(shí)際情況存在著差距。在實(shí)際的交通運(yùn)行中，司機(jī)在很多情況下并沒有保持安全距離行駛。因此，在利用基于安全間距的跟馳模型進(jìn)行通行能力的分析，很難與實(shí)際最大交通量吻合。1.4生理--心理模型生理--心理模型也稱反應(yīng)點(diǎn)模型，簡(jiǎn)稱AP模型。這類模型用一系列閾值和期望距離體現(xiàn)人的感覺和反應(yīng)，這

6、些界限值劃定了不同的值域，在不同的值域后車與前車存在不同的影響關(guān)系。生理--心理模型是一種跟馳決策模型。在這類模型中，研究的最為深入，最符合實(shí)際駕駛行為的是Wiedemann于1986年建立的MISSION模型，他對(duì)閾值進(jìn)行了較為細(xì)致的劃分，通過大量的實(shí)驗(yàn)調(diào)查，Wiedemann定義了6種閾值和期望間距，運(yùn)用不同的閾值和期望間距的組合將駕駛行為劃分為自由駕駛、接近駕駛、跟隨過程和緊急剎車等狀態(tài)，并提供了其相應(yīng)的加速度計(jì)算方法，并將各閾值按一定的分布隨機(jī)的分配給模型中的每個(gè)駕駛員，以便得到更符合實(shí)際的隨機(jī)的樣本。生理--心理模型的優(yōu)缺點(diǎn)：該類模型最大

7、的優(yōu)點(diǎn)就是充分考慮了駕駛員的生理、心理因素對(duì)駕駛行為的影響和制約，及由此而產(chǎn)生的不同駕駛行為，從建模方法上更接近實(shí)際情況，也最能描述大多數(shù)我們?nèi)粘Ｋ姷鸟{駛行為。但不足的是，該類模型的參數(shù)較多，子模型之間的相互關(guān)系比較復(fù)雜，并且對(duì)于各種閾值的調(diào)查觀測(cè)比較困難。2、近期車輛跟馳模型駕駛員在駕駛過程中受到諸多因素的影響，如駕駛動(dòng)機(jī)、生理因素、心理因素、技術(shù)因素等，而駕駛員作為駕駛員--車輛--道路--環(huán)境之間的信息傳遞過程的中介，本身具有延續(xù)性、相關(guān)性、自學(xué)習(xí)型、復(fù)雜性、模糊性、離散性、時(shí)變性、隨機(jī)性、不確定性等特征，不同的駕駛員對(duì)多源信息的感知、綜合

8、、判斷、預(yù)測(cè)、決策的過程不同。因此，駕駛行為是一個(gè)復(fù)雜的人的行為，用上述傳統(tǒng)的微分方程模型很難描述這一過程的不確定性和不一