第 44 卷 第 5 期 电 子 科 技 大 学 学 报 Vol.44 No.5
2015年9月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Sep. 2015
·计算机工程与应用·
微观交通仿真的安全换道模型研究
周世杰,宋 竹,罗嘉庆
(电子科技大学计算机科学与工程学院 成都 611731)
【摘要】换道模型对车辆换道过程模拟的精确程度直接影响着微观交通仿真的精度。以往的微观交通仿真系统采用匀加
速度的换道模型,无法模拟车辆实施换道动态调整纵向加速度的行为。该文分析了换道过程中车辆间的相互影响,将换道过
程分为4个独立的阶段,并允许车辆在不同阶段使用不同的纵向加速度。通过分析由环境参数导致的各阶段时间顺序的变化,
提出了通用的安全换道模型,并给出换道自适应加速度的约束表达式。仿真结果显示,该模型能提高微观交通仿真系统的精
度,并提供更准确的安全换道距离,换道成功率更高。
关 键 词 纵向加速度自适应; 换道模型; 微观交通仿真; 安全距离
中图分类号 TP399 文献标志码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2015.05.015
Research on Safety Lane-Changing Model
for Microscopic Traffic Simulation
ZHOU Shi-jie, SONG Zhu, and LUO Jia-qing
(School of Computer Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731)
Abstract The level of details of a lane-changing model directly affects the accuracy of microscopic traffic
simulations. Existing microscopic traffic simulation systems can hardly simulate the dynamic adjustment of
vehicles’ velocity in a lane-changing process with their uniform longitudinal acceleration lane-changing models. In
this paper, we firstly divide the lane-changing process into four independent stages with different longitudinal
accelerations according to the analysis of interactions among neighbor vehicles. We then build a general safety
lane-changing model through the analysis of different orders of stages caused by environmental parameters.
Moreover, we list constraint expressions to calculate the adaptive longitudinal acceleration in each stage. The
simulation result shows that the model can provide detailed safety distance to improve the accuracy of microscopic
traffic simulations.
Key words adaptive longitudinal acceleration; lane-changing model; microscopic traffic simulation;
safety distance
收稿日期:
2015 − 03 − 16; 修回日期:
2015 − 07− 01
基金项目:国家自然科学基金(61170041)
作者简介:周世杰(1970 − ),男,博士,教授,主要从事分布式计算、信息安全、射频识别技术、复杂系统与网络结构方面的研究.
车辆换道模型是微观交通仿真中的重要组成部
分,换道模型的优劣直接影响着仿真结果。由于换
道过程中的运动学过程较为复杂、微观数据难以获
取、驾驶员在换道过程中的心理和生理反应难以量
化等问题,导致对换道模型的研究相对滞后
[1]
。现
有的微观交通仿真系统中的换道模型不能模拟换道
车辆为实施换道而动态调整加速度的行为,且对安
全换道距离的分析也没有考虑到所有近邻车辆的整
体影响
[2]
。
本文从运动学角度出发,对车辆换道过程进行
分析,着重关注在换道过程中换道车辆在不同时间
与近邻车辆的相互影响。通过定义换道过程中的临
界状态时间点,分析不同交通参数下的不同临界状
态时间顺序,并建立通用的安全换道模型。与其他
安全换道模型不同,本文考虑了车辆为成功实施换
道自适应的调整自身纵向加速度的行为,以提高微
观交通仿真系统的精度。
1 相关工作
车辆换道涉及运动学、心理-生理学等理论,是
一个高度智能化的复杂过程。而换道模型对换道过
程描述的准确程度直接影响着仿真精度。