社會(huì)變革的深入和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,為人們的生活帶來了翻天覆地的變化,也給道路交通的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。一方面,道路的延伸和完善給人們的出行帶來了前所未有的便利;另一方面,機(jī)動(dòng)車保有量的急劇增加和駕駛?cè)藢?duì)自身出行質(zhì)量要求的提高也不斷影響著道路駕駛環(huán)境,使得道路上慣性鳴笛、混亂行駛和頻繁換道等現(xiàn)象已成常態(tài)。越來越多源的駕駛環(huán)境的出現(xiàn),使得駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中所面臨的各種壓力是極其復(fù)雜和影響巨大的。這使得不同特性的駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中可能會(huì)出現(xiàn)不同的駕駛行為,進(jìn)而會(huì)對(duì)道路駕駛環(huán)境及其他駕駛?cè)水a(chǎn)生不同的影響,直接或間接地誘導(dǎo)如交通擁堵甚至交通事故等極端交通狀況的發(fā)生。駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中不同的行為特性,因其對(duì)道路交通流日趨關(guān)鍵的影響使其逐漸成為了當(dāng)前微觀交通流理論研究的一個(gè)重要組成部分。從駕駛?cè)颂匦缘慕嵌葋矸治龊蜆?gòu)建微觀交通流模型是對(duì)目前交通流理論研究的補(bǔ)充和完善。本文針對(duì)考慮駕駛?cè)颂匦缘奈⒂^交通流建模及其穩(wěn)定性進(jìn)行分析和研究;旨在為鳴笛、不均勻車中線、混合交通和可換道情形這幾種常見的交通情景下的交通流得以良性運(yùn)行提供一定的理論指導(dǎo),并最終為防范道路極端交通狀況的出現(xiàn)和改善道路交通問題作出一定的貢獻(xiàn)。本文的主要工作和研究?jī)?nèi)容包括:(一)基于駕駛?cè)诵愿裉匦詫?duì)鳴笛環(huán)境下的微觀交通流進(jìn)行了研究�？紤]到駕駛?cè)藟毫Φ脑龃髸?huì)間接導(dǎo)致道路上頻繁鳴笛催促行為的增加,而實(shí)際上在面對(duì)后車?guó)Q笛催促時(shí),謹(jǐn)慎或激進(jìn)等不同性格類型的駕駛?cè)送ǔ?huì)有不同的反應(yīng)及駕駛操作決策,從而反過來又會(huì)對(duì)道路上其他車輛的駕駛行為相應(yīng)地造成影響,進(jìn)而影響道路交通流。為此,本文對(duì)現(xiàn)有的跟馳模型進(jìn)行了研究,提出了鳴笛環(huán)境下考慮駕駛?cè)诵愿裉匦杂绊懙母Y模型。同時(shí),根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析理論給出了交通流穩(wěn)定的條件;通過分析謹(jǐn)慎或激進(jìn)類型性格特性的駕駛?cè)藢?duì)交通流運(yùn)行所產(chǎn)生的影響,發(fā)現(xiàn)不同的駕駛?cè)诵愿裉匦院网Q笛效應(yīng)均對(duì)交通流的運(yùn)行有著不同程度的影響,且在鳴笛的環(huán)境下謹(jǐn)慎的駕駛?cè)艘燃みM(jìn)的駕駛?cè)烁欣诮煌鞣�(wěn)定。最后,還通過數(shù)值模擬對(duì)模型和分析結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證及討論。(二)基于駕駛?cè)诵愿裉匦詫?duì)大型車和小型車混行的交通環(huán)境下混合的微觀交通流進(jìn)行了研究�？紤]到大型車的出現(xiàn)會(huì)在一定程度上影響后方車輛駕駛?cè)说男睦砗蜕矸磻?yīng)從而對(duì)其駕駛行為產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響道路交通流的運(yùn)行。因而在上述研究的基礎(chǔ)上引入了前車為大型車的概率,建立了考慮大型車出現(xiàn)在前方的概率的改進(jìn)跟馳模型;并運(yùn)用線性穩(wěn)定性分析理論得到了模型的穩(wěn)定性條件,分析了在混合交通流情形下駕駛?cè)诵愿裉匦詫?duì)交通流運(yùn)行的影響;同時(shí)還通過非線性穩(wěn)定性分析方法分析了臨界點(diǎn)附近交通流的演化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前車為大型車的概率越大時(shí),后車上的駕駛?cè)巳舨扇≡郊みM(jìn)的駕駛行為則會(huì)進(jìn)一步加劇交通流運(yùn)行的不穩(wěn)定。最后,通過數(shù)值模擬仿真討論了理論分析的有效性。(三)基于駕駛?cè)艘曈X特性對(duì)不均勻車中線環(huán)境下的微觀交通流進(jìn)行了研究。不同的視覺反應(yīng)會(huì)因不同的駕駛?cè)硕?而不同的視覺反應(yīng)又會(huì)令不同性格特性的駕駛?cè)俗龀霾煌男袨闆Q策。因此,在上述研究的基礎(chǔ)上,本文考慮到在實(shí)際交通中,車輛可能會(huì)出現(xiàn)行駛軌跡偏離道路中心位置的現(xiàn)象。因而在上述模型的基礎(chǔ)上,再綜合考慮由于車輛在行駛過程中因偏離道路中心而出現(xiàn)相應(yīng)的橫向間距,從而對(duì)駕駛?cè)诵纬闪艘欢ǖ亩嘬囈暯堑挠绊?提出了不均勻車中線環(huán)境下考慮駕駛?cè)艘暯怯绊懙母Y模型;并在此基礎(chǔ)上分析了不均勻車中線駕駛情景下駕駛?cè)艘暯堑淖兓c交通流運(yùn)行的內(nèi)在機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说囊暯切畔⒉粌H對(duì)交通流的運(yùn)行產(chǎn)生了影響,同時(shí)還與其他的因素如駕駛?cè)诵愿裉匦浴ⅧQ笛效應(yīng)等發(fā)生了交互的影響作用。最后,通過數(shù)值模擬討論了理論分析的有效性。(四)在車輛可換道的情形下,基于駕駛?cè)颂匦詫?duì)雙車道情形下的微觀交通流及相應(yīng)的提高交通流穩(wěn)定性的方法進(jìn)行了研究。本文主要考慮了車輛換道的影響,將上述所提出的考慮駕駛?cè)诵愿裉匦杂绊懙母Y模型從單車道推廣至雙車道的情形,建立了可換道情形下基于駕駛?cè)颂匦缘碾p車道交通流模型;并根據(jù)控制理論的思想對(duì)模型進(jìn)行分析,給出了該雙車道交通流系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)充分條件;同時(shí),還在該模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了考慮縱向和橫向車輛運(yùn)動(dòng)信息接收延遲影響的反饋控制算法以提高該雙車道交通流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后通過數(shù)值模擬對(duì)所提出的模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證及討論,結(jié)果表明雙車道交通流的運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定與否與駕駛?cè)说男愿裉匦院头磻?yīng)時(shí)間以及鳴笛效應(yīng)均有著關(guān)聯(lián),且所設(shè)計(jì)的反饋控制器對(duì)增強(qiáng)交通流的穩(wěn)定性具有一定的有效性;但是,針對(duì)不同的延遲時(shí)間需要選擇不同的控制策略,才可提高交通流的穩(wěn)定性,從而達(dá)到防范道路不良交通狀況出現(xiàn)的目的。綜上所述,本文主要考慮駕駛?cè)颂匦?針對(duì)道路微觀交通流進(jìn)行了建模并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。為了分析在不同交通情景下不同的駕駛?cè)诵愿窈鸵曈X等特性與道路微觀交通流運(yùn)行之間的關(guān)系,分別建立了鳴笛環(huán)境下考慮駕駛?cè)诵愿裉匦缘母Y模型、混合交通環(huán)境下基于駕駛?cè)诵愿裉匦缘母Y模型、不均勻車中線環(huán)境下考慮駕駛?cè)艘暯怯绊懙母Y模型,以及可換道情形下基于駕駛?cè)颂匦缘碾p車道交通流模型,并對(duì)所提出的模型進(jìn)行了相應(yīng)的穩(wěn)定性分析;同時(shí)還針對(duì)雙車道交通流模型設(shè)計(jì)了考慮橫向和縱向車輛運(yùn)動(dòng)信息接收延遲的反饋控制器,以提高交通流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該文章的研究成果可以使得人們不僅對(duì)駕駛?cè)颂匦杂羞M(jìn)一步的認(rèn)識(shí),還可以了解在鳴笛、混合交通、不均勻車中線和可換道這幾種常見的交通情景下,駕駛?cè)颂匦约捌鋵?duì)交通流運(yùn)行的變化和穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響,同時(shí)還能夠?qū)Φ缆凡涣冀煌顩r的防范措施有新的認(rèn)識(shí);為以往的駕駛?cè)颂匦约跋嚓P(guān)的駕駛行為的研究提供一種新的研究思路,也可豐富和完善現(xiàn)有的交通流理論的研究成果。同時(shí)本研究中反饋控制器的設(shè)計(jì)思路也可為先進(jìn)的智能駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491.112
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及來源
    1.2 研究意義
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
    2.1 引言
    2.2 駕駛?cè)颂匦匝芯楷F(xiàn)狀
        2.2.1 駕駛?cè)诵愿裉匦匝芯?br>        2.2.2 駕駛?cè)艘曈X特性研究
        2.2.3 駕駛?cè)藫Q道行為研究
    2.3 微觀交通流模型研究現(xiàn)狀
        2.3.1 跟馳模型研究現(xiàn)狀
        2.3.2 換道模型研究現(xiàn)狀
        2.3.3 交通流穩(wěn)定性研究
    2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀評(píng)述
    2.5 本章小結(jié)
第三章 鳴笛環(huán)境下考慮駕駛?cè)诵愿裉匦缘母Y模型
    3.1 引言
    3.2 考慮駕駛?cè)诵愿裉匦杂绊懙母Y模型
        3.2.1 模型的提出
        3.2.2 模型的穩(wěn)定性分析
    3.3 駕駛?cè)瞬煌蛩貙?duì)交通流穩(wěn)定的影響分析
        3.3.1 駕駛?cè)诵愿裉匦詫?duì)交通流的影響分析
        3.3.2 駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間對(duì)交通流的影響分析
        3.3.3 基于不同駕駛?cè)诵愿裉匦缘镍Q笛效應(yīng)對(duì)交通流的影響分析
    3.4 數(shù)值模擬與討論
    3.5 本章小結(jié)
第四章 混合交通環(huán)境下基于駕駛?cè)诵愿裉匦缘母Y模型
    4.1 引言
    4.2 基于駕駛?cè)诵愿裉匦钥紤]大型車出現(xiàn)概率的跟馳模型建立
    4.3 大型車的出現(xiàn)概率對(duì)交通流的穩(wěn)定性分析
        4.3.1 線性穩(wěn)定性分析
        4.3.2 非線性穩(wěn)定性分析
    4.4 數(shù)值模擬與討論
    4.5 本章小結(jié)
第五章 不均勻車中線環(huán)境下考慮駕駛?cè)艘暯堑母Y模型
    5.1 引言
    5.2 駕駛?cè)艘暯怯绊懴碌母Y模型建立
    5.3 駕駛?cè)艘暯且蛩貙?duì)交通流的穩(wěn)定性分析
        5.3.1 模型的穩(wěn)定性分析
        5.3.2 內(nèi)在機(jī)理分析
    5.4 數(shù)值模擬與討論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 可換道情形下基于駕駛?cè)颂匦缘碾p車道模型
    6.1 前言
    6.2 基于駕駛?cè)诵愿裉匦缘碾p車道交通流模型
        6.2.1 模型的建立
        6.2.2 雙車道交通流模型的穩(wěn)定性分析
    6.3 提高雙車道交通流系統(tǒng)穩(wěn)定性的反饋控制
        6.3.1 反饋控制器的設(shè)計(jì)
        6.3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    6.4 數(shù)值模擬與討論
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 本文研究工作總結(jié)
    7.2 本文研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2889041