《基於多車期望效應的道路交通流演化機理和套用研究》是依託天津大學，由田鈞方擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多車期望效應的道路交通流演化機理和套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田鈞方
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
交通問題已嚴重影響城市經濟發展和居民正常生活。針對道路交通流演化機理研究存在的問題，本項目將從道路交通流微觀特性入手，通過調查與分析交通流基本參數數據和車輛行駛軌跡數據，深入研究多車期望效應的作用機理，明確多車期望效應的具體動力學特徵，構建基於多車期望效應的道路交通流微觀模型，解決基本圖方法在模型方面以及三相交通流理論在同步流定義和換道機率Z型特徵結構方面存在的問題，從仿真和解析的角度再現並解釋道路交通流各種複雜現象的形成機理和傳播特性，探尋最佳化交通流運行狀態的管控策略，為交通工程實踐提供理論指導，並促進交通科學、管理科學和系統科學等學科的交叉和發展。
結題摘要
針對道路交通流演化機理研究存在的問題，本項目將從道路交通流微觀特性入手，通過調查與分析交通流基本參數數據和車輛行駛軌跡數據，從多車期望效應入手，研究同步交通流的產生機理，構建相關的道路交通流微觀模型，從仿真和解析的角度再現並解釋道路交通流各種複雜現象的形成機理和傳播特性。本項目對美國的開源數據-NGSIM項目提供的US101高速公路車輛軌跡數據進行了分析並且開展了車隊跟馳實驗，展開了司機駕駛行為和擁擠在車輛中的傳播過程研究工作，發現：（1）在短時間內，當前後兩車的行駛速度接近時，後車期望與前車保持一定的空間距離（期望間距）；（2）即使前後車的行駛速度趨於相同以及後車與前車的空間距離趨於期望間距，後車基本上都處在加速或者減速的狀態；（3）在行駛的車隊中，車輛的速度標準差沿車輛上遊方向呈現凹增長形式；（4）交通擁擠遵循相同的發展規律並且與瓶頸類型以及車輛換道行為無關（5）基本圖方法模型預測的擁擠呈現凸增長形式，不符合觀測結果；（6）假設在速度-空間間距平面上存在二維區域的隨機模型預測結果和觀測結果一致。項目對道路交通流理論模型展開了深入研究：（1）通過引入安全速度及隨機慢化機率的logistic函式，提出了一種改進的元胞自動機模型。模擬顯示改進模型可以再現交通流亞穩態，時空演化特性，以及相變行為。參數辨識和檢驗表明模型模擬結果可以與實驗數據(振盪的凹增長)和實測數據(檢測器數據)定量相符，基於此我們發現隨機性是造成交通擁堵的重要因素；（2）通過考慮高速和低速駕駛行為的不同，提出了一種改進的2D-IDM模型。模擬顯示改進模型可以再現同步流到堵塞的相變，交通流時空演化特性，以及交通振盪的凹增長特性。模擬結果與實際浮動車數據亦十分相符；（3）在剎車燈模型的基礎上，考慮期望車頭時距大於一秒的情形，提出了一個改進的元胞自動機模型。由於隨機慢化因素，車輛狀態能夠動態遍歷一個二維區域。該模型能夠模擬(i)自由流、同步流、堵塞及三相之間的相變行為;(ii)速度的時空演化特性以及擾動的增長特性；（iii）NGSIM實測數據的速度演化。模型還能刻畫車頭時距的分布。基於此，我們指出，如果一個模型能夠動態遍歷一個二維區域，即有可能刻畫交通流的實驗和實測特性。項目在TR-B, TS, TR-C, TRF 等國內外重要學術期刊和學術會議上發表和錄用發表SCI論文10篇。
