本文關鍵詞： 快速路合流區(qū) 駕駛員特征 車道變換模型 模型標定 模型驗證　出處：《吉林大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：快速路合流區(qū)作為主線交通和匯入交通交匯路段，存在大量的車道變換行為，由于匯入車輛必須在合流區(qū)長度內完成換道，因此換道現象比普通區(qū)段更為突出，頻繁的車道變換極易引發(fā)交通流狀態(tài)紊亂和通行能力降低，并且不恰當的車道變換行為更是引發(fā)交通事故的主要成因。由于合流區(qū)交通流換道交織復雜，模型對其特征捕捉和獲取難度較大，這大大增加了建模的難度，并影響仿真的準確性。此外，車道變換模型作為微觀交通仿真中描述駕駛行為的兩大最重要的模型之一，由于車道變換行為復雜，且描述車輛運行行為的微觀數據難以獲取，導致車道變換模型在我國在研究還十分薄弱。 目前，國內外關于車道變換模型的研究主要集中在主線車道，而關于合流區(qū)方面的研究成果相對較少，相關研究成果存在的不足之處主要表現在以下三個方面：一是目前關于駕駛員特征的研究主要側重于宏觀統計學分析，駕駛員特征的劃分并沒有與實際的駕駛行為相關聯，劃分結果不能為仿真模型所應用，導致現有的換道模型大都不考慮駕駛員特征因素，忽略駕駛員特征差異對車輛運行行為的影響；二是現有的仿真模型大都通過假定匯入車輛不會對主線車輛產生影響或匯入車輛會“謙讓”主線車輛，從而簡化了兩股交通流之間復雜的動態(tài)交互行為，導致仿真結果與實際情況不符；三是由于車道變換模型參數標定需要大量的微觀運行軌跡數據，數據獲取難度較大，因此現有模型大都停留在建模思路與概念模型，缺乏實測數據對模型參數進行標定，模型的適用性不足。 本文將在總結國內外已有研究優(yōu)勢與不足的基礎上，綜合運用調查與實驗研究、系統分析、計算機仿真研究和理論分析、邏輯推理等相關方法，以實際調查數據為支撐，以提煉和抽象合流區(qū)復雜的交通流相互作用行為為研究切入點，充分考慮駕駛員個體特征差異對駕駛行為的影響，構建合流區(qū)車道變換模型。具體研究工作包括： （1）選取典型快速路合流區(qū)作為調查對象，利用視頻處理軟件VEVID進行處理，獲取大量車輛運行軌跡數據，應用數理統計原理對調查數據進行統計分析，得出合流區(qū)交通流特征和換道行為特征。 （2）采用駕駛員行為量表調查方法對駕駛員的特征進行主觀分析，得到駕駛員特征對駕駛行為的影響關系，以及影響潛在行為的相關因素；結合駕駛員特征劃分的不確定性和模糊性，分別選取反應匯入車輛及主線車輛駕駛員特征的指標，利用模糊聚類和k-s檢驗方法，構建駕駛員特征整合模型。 （3）通過采集的車輛運行軌跡數據，分析交通流相互作用特征，根據車道變換流程及機理，建立模型決策框架，，在此基礎上考慮駕駛員特征及交通流相互協同機理，分別建立協同型車道變換模型、強迫型車道變換模型及間隙接受模型，通過因子分析法和逐步回歸法進行模型輸入變量的篩選，并采用極大似然估計法進行模型參數的標定。 （4）以微觀交通仿真系統TPSS為仿真平臺，結合軟件工程的設計思想并運用C++編程語言設計實現合流區(qū)車道變換模型的仿真模塊，應用于仿真系統的開發(fā)，并根據調查數據建立仿真案例，選用均方根偏差（RMSE）和平均百分比偏差（MPE）評價指標對模型的有效性進行驗證，驗證結果表明構建的快速路合流區(qū)仿真模型可以較好的表示合流區(qū)交通流復雜的運行行為。 （5）綜合考慮快速路合流區(qū)主線及匝道服務交通量，應用構建的仿真模型對不同加速車道長度對交通流服務水平的影響規(guī)律進行分析，以滿足合流區(qū)上游及合流區(qū)本身相應服務水平為目標，得出加速車道最小長度推薦值。 研究的主要創(chuàng)新之處體現在以下三個方面： （1）將駕駛員特征因素對交通流運行行為的影響進行量化分析，結合駕駛員特征劃分的不確定性和模糊性，采用模糊聚類和K-S檢驗方法，建立了一個連續(xù)的駕駛員特征整合模型，以真實表示駕駛員特征差異對駕駛行為的影響。 （2）在合流區(qū)換道過程中充分考慮主線車輛與匯入車輛之間復雜的禮讓、協作等相互協調行為，以及駕駛員特征差異對駕駛行為影響，分別構建協同型車道變換模型、強迫型車道變換模型和間隙接受模型。 （3）根據視頻處理軟件獲取的大量微觀運行數據，運用因子分析法和逐步回歸法選取反映車道變換信息且影響顯著的內生變量作為模型的輸入變量，從而避免信息重疊對仿真過程的干擾，并采用極大似然估計對構建模型的參數進行標定，克服了經驗法標定的缺陷。 通過本文研究，構建了一個可以準確描述快速路合流區(qū)交通流特征的仿真模型，為緩解城市快速路交通擁堵問題提供技術支持；同時對于促進智能技術在交通運輸領域的應用與實施具有重要的理論意義和實用價值。
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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U491

【參考文獻】

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本文編號：1470853