变速度上限和虚坡长度的超车跟车模型
vissim操作手册
VISSIM操作手册交通运输工程学院1. VISSIM简介 (1)2定义路网属性 (4)2.1物理路网 (4)2.1.1准备底图的创建流程 (4)2.1.2添加路段(Links) (7)2.1.3连接器 (9)2.2定义交通属性 (10)2.2.1定义分布 (10)2.2.2目标车速变化 (12)2.2.3 交通构成 (14)2.2.4 交通流量的输入 (15)2.3路线选择与转向 (15)2.4 信号控制交叉口设置 (17)2.4.1信号参数设置 (17)2.4.2信号灯安放及设置 (20)2.4.3优先权设置 (21)3仿真 (24)3.1 参数设置 (24)3.2 仿真 (25)4评价 (26)4.1 行程时间 (26)4.2 延误 (28)4.3 数据采集点 (30)4.4 排队计数器 (32)1. VISSIM简介VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统,用于交通系统的各种运行分析。
该软件系统能分析在车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件下的交通运行情况,具有分析、评价、优化交通网络、设计方案比较等功能,是分析许多交通问题的有效工具。
VISSIM采用的核心模型是Wiedemann于1974年建立的生理-心理驾驶行为模型。
该模型的基本思路是:一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理(安全)距离时,后车驾驶员开始减速。
由于后车驾驶员无法准确判断前车车速,后车车速会在一段时间内低于前车车速,直到前后车间的距离达到另一个心理(安全)距离时,后车驾驶员开始缓慢地加速,由此周而复始,形成一个加速、减速的迭代过程。
图1.1 VISSIM中的跟车模型(Wiedemann 1974)VISSIM的主要应用包括:除了内建的定时信号控制模块外,还能够应用VAP、TEAPAC、VS-PLUS等感应信号控制模块。
在同时应用协调信号控制和感应信号控制的路网中,评价和优化(通过与Signal97/TEAPAC 的接口)交通运行状况。
高速公路纵坡上的中型车自由流运行速度模型
近年来 我 国的公 路 建设 正处 于 黄金 时期 ,但我 国公路 分 布地 形 复 杂 , 山区 高速 路 占有很 大 的 份量 ; 而近 年汽车 工业 技 术的 发展 ,使 现行 规范 采用 的计算 行 车速 度不 能真 实反 映高 速运 行车 速 。因此 ,进行 高速公 路纵 坡 自由流运行 速 度特性 和模 型研 究 ,可为修 订路线 设计 规 范 和标 准 有关 条款 ,改善 路线 设计 质 量提 供科 学依 据 。笔 者 主要对 高速 公路 纵坡 上 中型 车 自由流运 行速 度特 性 和模 型进行 了研 究 。
2 中型车 运 行 情 况 在 下 坡 时 ,有 明 显 的增 ) 速 过程 。从 每 5 0 的平 均 速 度 增 量 可 以 看 出, 0m 随坡度 的增 大 , 中型车 加速 的幅 度呈 逐步 增 大的 趋 势 ,每 5 0 速度增量 在 2 lk / ,总体上运 0m ~ Om h
行 的 速 度 区间 在 ( 0 0 k / 。 5 ±2 ) i h n
3 )同样 的 坡 长 下 , 中型 车 在 上坡 时 从 平 均 增 幅来看 ,坡 度在 5 %时减 速 幅度最 大 。 国产 的
[ 稿 日 期 ] 2 0 —0 收 0 6 2—0 5 [ 者简介]孟宪强 (92 ) 作 1 7 一 。男 。 19 9 6年 大 学 毕 业 ,硕 士 ,讲 师 。现 主 要从 事 道路 交 通规 划 设 计 工作 。
高 速 公 路 纵 坡 上 的 中 型 车 自 由流 运 行 速 度 模 型
孟 宪 强 ( 北华大 学交通建筑工程学院, 吉林 吉林 12 03 3 1)
边 成 友 ,李 一微 ( 交通工程建设集团三 公司, 江 杭州 3oo) 浙 1oo 钟,I J 、 ( 北京工业大学交 通研究中心, 北京 1O2) O2 O
多车超车跟车假想尾巴模型_薛国新
s - sj - 2 1- k Lk
new ( i) , 1
k 车尾巴长度 L k
当车辆 j 每超过一辆车 k0 后 , ( 3 ) 式的分 子要产生一个 下降值 tk 0, 因此 , 由 ( 2 ) 式算 得的预 算速度 值要 发生一 个相 应的下降值 tk 0 /( bR oad - bT runc - bj )。 即预算速度是不连续的。 为此 , 对车辆 j的预算 速度进行改进。 将改进后的计算速 度作为真实模拟速度 。 设它在刚超过其前方的 第一辆车 1 时 的真实模拟速 度值为 vj( 0 ) , 相应的 超车时刻记 为 时间右邻域内 , 有
1 引言
通 过计算 机模拟 手段计 算车辆在 任一时 刻的速 度和位 置具有重 要的 应 用意 义。传 统方 法 尚存 在许 多 不足 之 处。 目前流行的方法主 要有 : ① 元胞 自动机 模型 方法 , 又称 格子 自动机方法。这类方法将道路人为地分 为一系列 单元格 [ 1] 。 为每个车辆制定 加速 - 减 速规则。 如果计 算中 发现约 束条 件被违反 , 则对车辆的速度重新 进行计 算。这 类模型 的特点 是 : 在时间和空间上模型均为离散的。 每个粒子只 与前后左 右近邻的粒子发生相 互作用。而在实际驾驶 过程中 , 司机根 据前方一段有限范 围内 的情况 直接 决定一 个时 间范围 内的 油门控制规律 , 与元胞自动机的加速、 减速 规则有较大 不同。 人们将元胞自动机模型与动力 学中的波理论 相结合 , 研究了
l
( 2)
其中赋值号左边的 si 表示车号为的车辆在当前的 位置 , tjk cj =
k= 1
而 赋值号右边的 si 表示车号为 i的车辆在上一时间点上的位 ( 3) 置; 8 ) 比较各 车辆的位置 , 设对于某 j ( 1 令 L ead ne w ( p): = q . 9 ) 对 于 任 一 车 号 为 i 的 车 辆 , 若 L ead
VISSIM驾驶行为参数和模型校正
VISSIM 驾驶行为参数调整和模型校正
居菲
上海,2013-3
VISSIM中的驾驶行为模型
生理—心理跟车模型
生理—心理跟车模型
VISSIM中的停车时平均间距已经默认附加了
±的变化幅度,因此
可由实测停车间距标定。
生理—心理跟车模型
CC7、CC8、CC9不超过加速度定义中的范围
生理—心理跟车模型Psycho-physical car following model
前视最大值:少数情况要加大,比如铁路信号建模后视最大值:路网复杂情况下减小可提高仿真速度30 30
生理—心理跟车模型
后车驾驶员在一段时间内除急刹车外不对前车行为作出反应
车道变换
车道变换
车道变换
车道变换
车辆换道时慢车道上的车辆协调刹车的最
车道变换
在减速区域超车:不选:车辆在减速区上
横向行为
观察相邻车道上车辆的位置调整横向空间
横向行为
>超车时考虑下一个转向方向
横向行为
超车时相邻车道车辆间的最小横向距离
信号控制
信号控制
调整饱和流率
调整饱和流率
99 Car Following Model
居菲
上海,2013-3。
《车辆跟驰模型》课件
自动驾驶技术
将车辆跟驰模型应用于自动驾驶技术中,提高车辆的行驶安全和 稳定性。
智能交通系统
结合车辆跟驰模型与其他智能交通系统技术,实现交通流的高效 管理和优化。
04
车辆跟驰模型的发展趋势与挑 战
发展趋势
01
智能化发展
随着人工智能技术的进步,车辆跟驰模型正朝着智能化方向发展。通过
03
车辆跟驰模型的验证与优化
验证方法
01
02
03
模拟实验
通过模拟道路环境和车辆 行为,对车辆跟驰模型进 行验证,比较模型预测结 果与实际结果的差异。
实际道路测试
在真实道路环境中进行车 辆跟驰实验,收集车辆行 驶数据,对模型进行实际 验证。
对比分析
将车辆跟驰模型的预测结 果与其他经典模型或实际 数据进行对比,评估模型 的准确性和可靠性。
面临的挑战
数据获取与处理
为了提高车辆跟驰模型的准确性和可靠性,需要获取大量实时的车辆行驶数据。然而,如何有效地获取和处理这些数 据是一个巨大的挑战。
模型泛化能力
现有的车辆跟驰模型在特定场景下表现良好,但在不同场景下的泛化能力有限。如何提高模型的泛化能力,使其能够 适应各种复杂的道路和交通状况,是一个亟待解决的问题。
建立模型的方法
基于物理学的建模方法
01
根据牛顿力学原理,建立车辆之间的相互作用关系,推导出车
辆的运动方程。
基于统计学的建模方法
02
根据实际交通流数据,通过统计分析,建立车辆之间的统计关
系,构建概率模型。
基于人工智能的建模方法
03
利用神经网络、模糊逻辑等人工智能技术,模拟车辆之间的相
江苏工业学院硕士生导师简介表
薛国新主要科研成果鉴定(1)用地震波预测小断层和进行油藏数值模拟2004年度江苏省鉴定(2)面向对象的锅炉神经网络优化控制系统2001年度江苏省鉴定获奖(1)BG410T/H燃煤锅炉仿真培训软件1994年度中石化科技进步三等奖(2)80万吨/年加氢裂化装置仿真培训软件1997年度中石化科技进步三等奖(3)220T/H燃煤锅炉仿真培训软件1997年度江苏省优秀软件奖(4)100万吨/年重油催化裂化装置仿真培训软件2003年度江西省科技进步三等奖论文新近发表论文1)Xue Guoxin, Sun Y uqiang, Shi Guodong.One-lane Traffic Flow Simulation Model Hybrid from Built-in Beam Imaginary Slope and Cellular Automaton[C].In:Venkatesh Mahadevan, Jianhong Zhou, Proceeding of 2010 2nd International Conference on Computer Engineering and Technology, ICCET 2010, Chengdu China,2010,IEEE V3 689-6912) Sun Yuqiang, Yao Yingle, Xie Jinfeng, Xue Guoxin(通讯作者).ParrllelSimplification of DFA Based on Matrix Model Representation. Proceeding of 2010 International Conference on the Development of Educational Science and Computer Technology. DESCT 2010 Wuhan China 2010,100-1033) 薛国新。
EICAD3.0说明
EICAD简介目录1. 目录 (2)2. 1.系统概况 (3)2.1 1.1 创新道路设计领域的“建筑信息模型BIM”理念 (4)2.2 1.2 构建智能化实体及其内部关联 (4)2.3 1.3 高交互式和可视化地创建道路模型 (4)2.4 1.4 出色的可视化性能 (4)2.5 1.5 突破内存限制的64位操作系统,支持大型工程设计项目 (4)3. 2.数字地面模型 (4)3.1 2.1 支持大型数据集、多种显示模式的数模实体 (6)3.2 2.2 MeshEditor程序支持快捷、高效的模型编辑 (6)3.3 2.3 支持道路设计过程中实时剖切 (6)3.4 2.4 进行场地整平设计 (6)4. 3.路线平面设计 (6)4.1 3.1 智能化“道路中线”实体 (7)4.2 3.2 更加快捷的平面设计和编辑功能 (7)4.3 3.3 实时联动设计 (7)5. 4.纵断面设计 (7)5.1 4.1 “拉坡图”实体 (8)5.2 4.2 智能化“竖曲线”实体 (8)5.3 4.3 实时变化的监视断面 (8)6. 5.横断面设计 (8)6.1 5.1 路基模板实体 (9)6.2 5.2 超高实体 (9)6.3 5.3 边坡模板实体 (9)6.4 5.4 道路模型实体 (9)7. 6.图表生成 (9)7.1 6.1 智能“图框”实体 (10)7.2 6.2 图纸集管理 (10)1. 目录1 系统概况(见 [标题编号.])1.1 创新道路设计领域的"建筑信息模型BIM"理念1.2 构建智能化实体及其内部关联1.3 高交互式和可视化地创建道路模型1.4 出色的可视化性能1.5 突破内存限制的64位操作系统,支持大型工程设计项目2 数字地面模型(见 [标题编号.])2.1 支持大型数据集、多种显示模式的数模实体2.2 MeshEditor程序支持快捷、高效的模型编辑2.3 支持道路设计过程中实时剖切2.4 进行场地整平设计3 路线平面设计(见 [标题编号.])3.1 智能化"道路中线"实体3.2 更加快捷的平面设计和编辑功能3.3 实时联动设计4 纵断面设计(见 [标题编号.])4.1 "拉坡图"实体4.2 智能化"竖曲线"实体4.3 实时变化的监视断面5 横断面设计(见 [标题编号.])5.1 路基模板实体5.2 超高实体5.3 边坡模板实体5.4 道路模型实体6 图表生成(见 [标题编号.])6.1 智能"图框"实体6.2 图纸集管理2. 1.系统概况1. 系统概况狄诺尼集成交互式道路与立交设计系统EICAD 3.0汇集了近十年来公路与城市道路设计领域的理论创新成果;全面贯彻了全三维化设计的新理念,设计过程中可实时观察道路模型的三维状态;实现了一套智能化自定义实体及其底层联动机制,通过夹点编辑和双击编辑功能,设计命令大大减少,而设计功能更加丰富,可大幅度提高设计效率。
交通流理论—跟驰理论
实际情况比此n1 (t)])
模型
• 缺陷:后车反应只依赖于它与前导车的速度差,而与两车间距及后 随车本身的速度无关
• 事实上:两车间距愈小,尾撞危险越大;后车速度越高,一旦尾撞 事故越严重,要求反应越迅速有效。
• 因此将模型推广为:
xn1 (t
T
.
.
xn (t) xn1(t) 为时刻 t 的刺激,
从而认为:反应=敏感度 刺激
模型
..
x n1 (t
T)
1 T
.
{x n
(t)
.
x n1 (t)}
上述公式的推导是基于三点假设:
(1) 前车刹车 (2) 前车、后车的减速距离相等 d2=d3 (3) 后车在反应时间保持车速不变, d1 Txn1 (t) Txn1 (t T )
特性
二、跟驰特性 1.制约性
紧随要求
司机不愿落后 很多,而是紧 跟前车前进
间距条件
前后车之间必 须保持一个安 全距离
车速条件
后车速度不能 长时间大于前 车的速度,否 则会追尾
特性
二、跟驰特性 2. 延迟性 前车运行状态改变之后,后车也要相应作出改变,但是这种改变 不是同步的。有一个反应时间的延迟。
知识点4:跟驰理论
概述
追尾
概述
一、基本理论
原理:跟驰理论是运用动力学方法,探究在无法超车的单一车道上 车辆列队行驶时,用数学理论描述后车跟随前车的行驶状态。 适用范围:非自由行驶状态下车队的特性:密度高、车间距离不大, 车队中人一辆车的车速都受前车速度的制约,司机只能按照前车所 提供的信息采用相应的车速。
T
)
xn1(t xn (t)
T )m xn1(t) l
基于Carsim和Simulink的超车换道仿真分析
基于Carsim和Simulink的超车换道仿真分析徐磊;彭金栓【摘要】超车是换道的主要动机,分析超车过程中驾驶员的操作特性以及车辆运动状态,能够为驾驶员模型的精确控制提供参考.在分析各种可能换道的基础上,构建动态超车换道可行域.以7次多项式规划换道边界轨迹,依据期望跟车距离确定可行域的上边界,根据安全碰撞条件确定可行域的下边界;并依据两车的运动关系确定超车换道条件.预设超车换道轨迹,在Simulink中构建驾驶员模型;并将Carsim中车辆模型导入,进行了超车换道模型仿真分析.对超车过程中车辆参数进行对比分析.结果表明:超车过程中驾驶员一般会提高车速,但加速强度不大;且低速时换道的随意性大,但与设定轨迹偏离程度较小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)029【总页数】4页(P300-303)【关键词】超车;换道;期望轨迹;可行换道域;驾驶员模型【作者】徐磊;彭金栓【作者单位】重庆交通大学交通运输学院,重庆400074;西安科技大学管理学院,西安710064;重庆交通大学交通运输学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U491.255;TP206当前车辆行驶速度无法满足驾驶员期望值时,驾驶员会通过变道、加减速来满足自己的驾驶需求。
超车作为换道的主要动机之一,超车换道既有换道共性,又区别于一般性换道。
超车换道是车辆在加速情况下完成的,受前方跟驰车辆影响,超车换道的危险性明显高于一般随意性换道。
超车换道一般在跟驰一段距离后发生。
Chao Wang[1]利用简单跟车理论来研究换道行为的有效性,该跟车理论假定距离与车速之间存在线性关系;并认为其他科研人员通过交通流研究速度波动,早期研究成果没有明确证实距离与车速之间相关性,且认为前人研究发现Newell 理论[2]对频繁换道是失效的,但并未给出更细致的分析。
为此,其利用拥挤交通环境下的频繁换道轨迹数据来研究距离与车速之间关系。
高速公路纵坡上的中型车自由流运行速度模型
( 3 )
式中, V , 为各车型坡底的 自由流速度 , m / s ; V ; 为各车m坡顶的自由流速度 m/ s o 3 . 2 模型的标定 1 ) 从中型车上下坡 P - i 回归图( 图1 ) 可得 中型车下坡方程为:
数关系, 用以描述运行速度随坡度、 坡长而变化的规律 :
V : 二f ( v l , P, s , i ) ( 1 )
具体模型采用交通部公路科学研究所和北京工业大学交通工程研究中心的高速公路基本路段仿真模 型研究报告 中的高速公路基本路段仿真模型,并按文献 [ 3 ] ,式 ( 1 )可化为: 1 3 K, 训 ( 2 )
1 2 0 4 4 6 0
1 0 0 0
0 巴 J O O
5 0 . 2 3
: 一 :
3 . 0
4 8 . 5 5 5 5 . 7 8 5 6 . 3 6 5 7 . 2 6 6 2 . 3 8 5 4 . 3 6 5 2 . 6 0 6 0 . 1 8 6 0 . 3 6
一 |J I. |1
、、.口产 r
V一 V 1 + o t r , . 一 g J 共一 . f 干 , 一
G 匕1- 七 0\ g V1
式中, V : 为进人纵坡 △ t 后的车辆速度, m / s ; V , 为△ t 之前的车辆速度, m / S ; A t 为仿真过程中的时间推进 步长, s ; P为车辆的功率重量比, W/ k g ; K F 1 6 分别为车辆的风阻系数和惯性阻力系数; f , i 分别为摩擦阻 力和纵坡坡度; 9为重力加速度, m / s 2 ; G为车辆空载重量和实际载重, k g .
机非物理分隔道路上自行车超车事件模型
cas idit e as g , daet as g n eae as g .B sdo ev r n eo i — l ie of ep si s ajcn si sadd l dp s n s ae nt ai c f c sf n r n p n y i h a by
车超车事件数调查结果 , 对模型进行标定与验证表 明, 所提 出的 自 行车超车事件数计算结果符合 真实 情况 . 析 了该 模 型对 于 自行 车交通 流参 数 的敏 感性 , 分 结果 表 明 , 段 内 自行 车 交通流 量 、 路 自
行 车 运行速 度 、 通流 速度标 准 差及 路段 车道 数 显著 影响 3类超 车 事件 发 生数量 . 交 关 键词 :交通 工程 ; 自行 车 ; 非物理 分 隔道 路 ; 机 超车 事件
c e tafc s e ds a l a h p ca itiuto fbiy ls,mo e swe e d veo e o q n ia l r f p e s wel st e s a i ld srb i n o c c e i d l r e l p d t ua tt — tv l a c l t h umb r o h e s i g e e t .Th d l r a ir t d a d v ld t d b i e y c lu ae t e n e ft r e pa sn v n s e mo e s we e c l ae n a i ae y U— b
Ke y wor ds:ta c e i e rn r f ng n e g;biy l i i c c e;p sc l e a ae oa wa hy ia l s p td r d y;pa sn v nt y r si g e e
差速运动学模型
差速运动学模型
差速运动学模型是一种用于描述物体在平面内运动的数学模型。
它基于牛顿第二定律和运动学方程,用于预测和控制物体的运动。
差速运动学模型通常用于描述车辆的运动,特别是在自动驾驶和机器人领域。
它考虑了车辆的前后轮之间的差异,以及它们的速度和转向角度。
在差速运动学模型中,车辆的运动状态由以下三个变量描述:
1. 位置(x, y):车辆在平面内的位置。
2. 速度(vx, vy):车辆在平面内的速度。
3. 航向角(θ):车辆的航向角,即车辆前进方向与 x 轴的夹角。
差速运动学模型的核心方程是:
```
vx = r * cos(θ)
vy = r * sin(θ)
```
其中,r 是车辆的轮距,即前后轮之间的距离。
通过对这些方程进行积分,可以预测车辆的未来位置和航向角。
差速运动学模型还可以用于控制车辆的运动,例如通过调整转向角度来改变车辆的航向。
差速运动学模型是一种简单而有效的模型,用于描述车辆在平面内的运动。
它在自动驾驶和机器人领域中得到了广泛的应用。
人工势场法 动态超车 matlab
人工势场法动态超车 matlab 人工势场法是一种常用于机器人导航和路径规划的算法。
它模拟了现实世界中物体之间的相互作用力,通过合理设计和操控势场,使得机器人能够自主地完成路径规划和避障任务。
在实际场景中,人工势场法常常用于动态超车场景中,通过合理设置势场,使机器人能够迅速地完成超车动作。
在动态超车场景中,车辆通常需要在一条道路上超越其他移动车辆。
传统的超车方法可能会出现一些问题,比如忽视其他车辆的位置和速度导致碰撞的风险,或者动作过于保守导致超车效率低下。
而人工势场法通过模拟其他车辆之间的相互作用力,可以帮助机器人在动态超车场景中更加自主和高效地完成超车动作。
在人工势场法中,首先需要确定机器人的目标点和其他车辆的位置。
通过将目标点设定为超越目标车辆的前方一定距离处,机器人就可以开始执行超车动作。
然后,根据其他车辆的位置和速度,可以计算出机器人和其他车辆之间的相互作用力。
这个相互作用力可以根据其他车辆的位置关系和速度矢量来定义,例如车辆之间的斥力可以根据距离来反比例计算,速度矢量的差距可以用于调整斥力大小。
通过计算其他车辆的相互作用力,可以得到机器人在当前位置的合力矢量。
根据力的平衡原理,机器人会朝着合力矢量指向的方向移动。
同时,为了避免机器人陷入死循环或者高频震荡,通常还会引入一定的惯性项来保持机器人的平滑运动。
在MATLAB中实现人工势场法超车算法可以采用以下步骤:1.设定机器人的目标点和其他车辆的初始位置和速度。
2.根据其他车辆的位置和速度计算与机器人之间的相互作用力。
可以根据位置关系和速度矢量来定义斥力和吸引力。
3.将所有相互作用力叠加得到机器人在当前位置的合力矢量。
4.根据合力矢量的方向和大小调整机器人的运动方向和速度。
可以通过PID控制器或者简单的线性控制器来实现。
5.循环执行步骤2-4,直到机器人到达目标点或者超车完成。
需要注意的是,人工势场法虽然在大多数情况下可以实现较好的超车效果,但也存在一些问题。
基于贝塞尔曲线的超车模型
::道路与交通工程Road&Traffic Engineering基于贝塞尔曲线的超车模型谢蓉,孙旭飞,郑伟(福州大学物理与信息工程学院,福建福州350108)摘要:超车是道路交通中一种常见的驾驶行为,也是微观道路仿真领域的重要研究内容之一$将超车行为分解为加速变道、匀直行、减回归3个程。
从车辆出发,提出了一种拟合现实中超车行为的学模型$分析了现实中各类车辆的超车,3来拟合微观仿真中的超车,并给出了基车辆、相对距离3个,求得中各个的公$该模型简单,中能够快速处理,从高率模拟超车行为$关键词:智能交通仿真;超车模型;车辆轨迹;贝塞尔曲线仿真中图分类号:U491.255文献标志码:B文章编号:1009-7767(2020)05-0030-04Overtaking Model Based on Bezier CurveXie Rong,Sun Xufei,Zheng Wei随着5G时代的到来,“互联网+”工程得到进一步推进,城市智能交通也不断发展$道路微观仿真技术是交通工程领域的重要技术,且是智能交通的重要内容$道路微观仿真中车辆一般分为跟驰%自由行驶%超车、路口等待4种状态$超车行为是最常见的行为之一,为了较好地模拟出现实中车辆的行为,建立合适的模型非常重要[1]$从20世纪20年代开始人们便开始了对超车模型的研究。
早在1938年Matson和Forbes便提出了快速、%4种模型$年来,随着道路微观仿真的起,各种复杂的超车模型也逐渐出$2&$车辆行驶的画过程是车辆的程。
是时间、位置、了的状态$到,超车对,要合实中,得实[3-4]$1基于贝赛尔曲线的超车轨迹现实中一超车随,仿真中能也要模拟出超车程$超车,超车轨迹之一定的[1]$仿真时,通车辆来到车辆的,要确定车辆时的$5-6&$人们 的要有3种:羊角螺旋线(Clothoid Curves)、多项式曲线(Polynomial Curves)(Bezier Curves)$超车分,公式复杂,起来相对困难。
第四讲跟驰模型与间隙穿插模型
N
d2
反应时间内N+1 车的行驶距离
N+1车的制动距离
L
安全距离
S(t) X n (t) X n1(t) d1 d2 L d3
d2 d3 s(t) X n (t) X n1(t) d1 L
X n (t) X n1(t) X n1(t T )T L
两边对时间积分
xn1(t T ) 1[xn (t) xn1(t)]1 C0
xn1(t T )
1
xn (t) xn1(t)
C0
xn1(t T ) 1 s C0 当速度为0时,交通
u xn1 (t T ) xn (t)
一、速度—密度模型
格林希尔茨(Greenshields)线性关系模型
u
u
f
(1
k kj
)
u—车速 uf—自由流车速 k—密度 kj—阻塞密度
中等密度
格林柏格(Greenberg)对数模型
u
um
ln
kj k
高密度
安德伍德(Underwood)指数模型
k
u u f e km
低密度
派普斯(Pipes)单段式模型
优点:形式简单 缺点:跟车的反应(加速度)仅仅与两车的相对速度有关
线性跟驰模型与实际情况有差别
驾驶员的反应强度与车辆之间的间距有关系 真实的条件下,车辆之间的间距越小,驾驶员的
心情越紧张,反应强度越大
驾驶员的反应系数不是常数,与车头间距有关
可认为成反比关系
非线性模型之一:车头间距平方倒数模型 令 1 /[s(t)]2 1 /[ X n (t) X n1(t)]2
4 3 交通流理论 跟驰模型
跟驰理论是运用动力学方法,
探究在无法超车的单一车道上车辆
列队行驶时,后车跟随前车的行驶
状态,并且借数学模式表达并加以
分析阐明的一种理论。
由于有1950年Reuschel鲁契尔
的研究和1953年Pipes派普斯研究,
跟驰理论的解析方法才告定型。
而
Herman赫尔曼和Rothery罗瑟瑞于
1960年在美国通用汽车公司动力实
验室进行研究作了进一步的扩充。
⎪
⎪
⎭⎫
⎝
⎛-==j k k uk q 1λ2
k
k u k u q j
f f -
=
现行的交通法规规定,
发生追尾事故后,后车
负全部责任
出于交通安全因素,驾驶员对前车减速的反应比加速
因此,在不同的刺激下,驾驶员的反应是不同的。
第章车辆跟车模型ppt课件
渐进稳定性:关注车队中每一辆车的波动特性在车队
中的表现,即车队的整体波动性。如头车的波动在车队中
的传播。
精选课件ppt
17
一、局部稳定性
通过第一节的分析,得到线性车辆跟驰模型方程
(4.15)。在线性跟车模型中,Xl (t) 和 X f (t) 分别表示t时刻 前车和跟车的位移。反应时间为T,通过t=τT变换,方程
根据以上结果,C值不同,跟驰车辆运动情况也就不同。要使跟随 车辆间距不发生波动,必需满足C≤1/e 。C继续增大时,间距发生波动 且振幅急剧衰减。 C<π/2时,振幅就会发生一定程度的衰减。
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关于波动行为的这些结果可以应用于跟车的速度、加速
度和车头间距。因此,当C≤1/e,即车头间距不发生波动的情
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图4.1a) 车辆跟驰框架图
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图4.1b) 线形跟驰模型框架图
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第二节 稳定性分析
本节讨论方程(4.15)所示的线性跟车模型的两类波
动稳定性:局部稳定性和渐进稳定性。
局部稳定性:关注跟驰车辆对它前面车辆运行波动的 反应,即关注车辆间配合的局部行为。
由于驾驶员无法对相对加速度或车头间距的高阶导数作
出正确的估计,因而他们对这些变量缺乏敏感性。所以车辆 跟驰方程采用如下形式:
xf(1)Cd dm m t[xl()xf()]
(4.21)
其中,m=0,1,2,3…
跟随车辆的加速度是车辆间距的m 阶导数。m=1时,为 线形跟车模型。
当给定m值时,可以得到方程4.21的解:
注:图中C采用三个不同的值。t=0,车头间距为21m。
双车道公路超车安全距离模型
双车道公路超车安全距离模型张文会;孙舒蕊;苏永民【摘要】双车道公路上因超车不当而导致交通事故频发且后果多较为严重,故提出超车安全距离模型,旨在为超车安全预警装置、超车辅助判断系统等提供理论依据.本文首先分析了车辆在双车道公路超车过程中可能发生的碰撞类型,基于可能发生的碰撞类型对超车时间进行分段,分析每一超车时段车辆之间的安全距离,进而建立超车安全距离模型,以等速超车和加速超车为例,选取小型车、中型车、大型车作为前方被超车辆,确定仿真参数,基于MATLAB软件仿真,分析、验证超车安全距离模型的有效性.得出超车车辆与前方车辆及对向车辆之间的临界安全距离图,为汽车主动安全系统的研发和超车事故的预防提供了理论基础.【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2019(019)002【总页数】7页(P182-188)【关键词】交通工程;临界安全距离;控制变量法;超车阶段划分;安全区域;超车安全【作者】张文会;孙舒蕊;苏永民【作者单位】东北林业大学交通学院,哈尔滨150040;东北林业大学交通学院,哈尔滨150040;东北林业大学交通学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】U491.30 引言双车道公路上超车是较为危险的交通行为,由于要借用对向车道,驾驶人需要观察横向和纵向的车辆,以保持安全距离.如果超车时机选择不当,就可能发生追尾、刮擦或者正碰等交通事故.因此,精确的超车碰撞预警模型对于避免碰撞事故显得尤为重要.Eleni 将超车过程分为变换车道、加速和返回原车道等阶段,利用驾驶模拟的方法分析超车过程持续时间,发现目标车辆和对向车辆的相对速度、纵向间距、天气条件和驾驶人性别是超车过程的主要影响因素[1].Amir 等基于临界碰撞时间(Time-to-collision,TTC)建立了超车距离接受模型,并利用视频数据验证了模型的可行性[2].国内学者游峰等基于双车道公路超车过程中的纵向临界安全距离构建了超车过程中的车辆碰撞预警模型[3];何兆成等基于横向安全距离建立了车辆跟驰模型[4];赵贝贝等结合车载传感器的应用,建立了符合超车辅助判断需要的超车安全距离计算模型[5];吴付威等建立了智能车辆超车过程中的轨迹跟随运动模型,提出智能车辆超车过程中的控制算法[6];许伦辉等根据超车时两车侧向距离的变化,建立了基于车间距及其变化率的模糊控制模型[7].上述研究成果为超车安全研究奠定了一定的理论基础,但较少学者对目标车辆类型及超车车辆速度变化展开详细分析.本文在现有研究的基础上,结合超车过程可能出现的碰撞类型,对超车过程中的超车时间进行了分段,详细分析每个时段的超车安全间距.对匀速超车及保持特定加速度加速超车两种超车类型的超车安全区域的判定进行了仿真演算.1 超车阶段划分图1为一个典型的双车道公路超车场景图,车辆在超车过程中与对向车辆和目标车辆均容易发生冲突.图1 双向两车道公路典型超车场景图Fig.1 Typical overtaking scene of two-way two-lane highway结合文献[8]对双车道公路超车安全影响因素的研究结果,并考虑超车车辆与目标车辆及对向车辆的相互关系,得到超车过程中可能发生的碰撞类型如图2所示. 图2 双车道公路超车碰撞类型Fig.2 Type of overtaking collision on two-lane highway图2(a)为超车行为开始时车辆与目标车辆的临界安全状态,图2(b)为换道加速返回原车道的临界安全状态,图2(c)为车辆运行过程中偏离车道的状态,图2(d)为超车行为开始时车辆与对向车辆的临界安全状态.本文主要研究驾驶人产生超车意图后,车辆与目标车辆、对向车辆之间的安全距离模型,辅助驾驶人完成感知和判断过程,研究内容集中于超车意图产生后、超车行为发生前的预警,因此,只考虑图2(a)和图2(d)两种碰撞.超车前,驾驶人需要根据目标车辆和对向车辆的行驶速度、车辆间的距离、车流状态及道路条件等情况,判断超车时机.参照文献[9]和[10],假设超车过程中目标车辆和对向车辆的行驶速度保持不变,考虑超车过程中的临界碰撞点对超车时段进行划分,如图3 所示,每个时间段的定义如表1所示.图3 超车时间段分割图Fig.3 Segmentation chart of overtaking period表1 超车时间段定义表Table 1 Overtaking period definition table超车时间段t0 tp t1 t2 t3 t4 t5 t6超车时间段定义驾驶人产生超车意图时间(取t0=0)实施超车行为前调整时间开始实施超车时间到达第1个临界碰撞点时间完成换道时间完成超越时间到达第2个临界碰撞点时间完成超车过程时间2 超车安全距离模型分析2.1 车辆的运动学建模对超车过程的分析中,不能单纯把车辆简化为1个质点,因为车辆的长度和宽度均会影响超车时间,而在实际超车过程中,车辆的高度对超车过程的影响不大,因此,如图4所示,将车辆看成是一个长方形,选取车辆左前角、右前角,右后角,左后角4个点,分别定义为Pi(i=1,2,3,4).文中均以P1点为基准点,定义超车开始阶段即t1时刻,P1点的纵向位移与横向位移都为零,即y0=0,x0=0.超车初期的坐标为(0,0),超车过程中车辆的横向位移为W,完成超车所对应的横向位移最小值取Wmin=Wn+1.5,如图5(a)所示.完成超车时对应的横向位移最大值取车辆的左侧边界与道路边缘线重合的位置,取,如图5(b)所示.车辆在位移为的时候,横向速度达到最大.图4 超车关键点定义Fig.4 Definition of overtaking key points图5 超车过程车辆运动学分析Fig.5 Vehicle kinematics analysis during overtaking2.2 车辆与目标车辆的安全距离分析超车车辆与目标车辆发生碰撞的形式有追尾和侧碰两种.在t=t1时刻,车辆产生横向加速度,发生横向位移,t2时刻到达图6所示的临界碰撞位置,B1为碰撞点.图中设BL线为目标车辆左侧的边界线,车辆在t=0时刻实施超车,以横向加速度换道至对向车道.在本文的假设条件下,目标车辆在换道之前保持匀速直线运动,即满足条件:当车辆以一定的横向加速度穿越BL线时,车辆的右前角点P2易与目标车辆发生碰撞.定义t2-t1为n车到达碰撞点的时间.分析在换道过程中,基于纵向安全距离,避免车辆与目标车辆发生碰撞的安全预警条件为式中:ln+1为车辆长度(m).在实际超车过程中车辆与目标车辆碰撞的临界点是车辆的P2点,考虑车辆几何关系与xAB1、xABn之间的关系为式中:wn为车辆n宽度(m);θ(t)为车辆在t时刻相对于x轴的夹角(°).令当t ∈[t1,t2]时,只要确保Sr(t)>0,车辆与目标车辆就不会发生任何形式的碰撞,即车辆与目标车辆不发生碰撞的初始距离Sr(0)的最小值为两车不发生任何碰撞的最小安全距离MSSn(n+1).图6 本车与前车的安全距离图Fig.6 Safety distance map between this car and the front car2.3 车辆与对向车辆的安全距离分析换道完成阶段两车的最小安全距离模型为图7 车辆与对向车辆的超车安全距离Fig.7 Safety distance map of overtaking between vehicle and opposite vehicle如图7 所示,两车的临界碰撞点在P4,xAB1(t),xCB4与xCE的几何关系为考虑超车时距的情况下,超车车辆与对向车辆之间基于实际测量的最小距离为3 安全距离计算模型求解3.1 车辆以等速进行超车的情况本文选取二级公路作为超车路段的道路模型,以新捷达作为超车车辆模型,根据目标车辆类型确定3组仿真参数如表2所示.表2 仿真参数Table 2 Simulation parameters参数符号wn ln Wlane wm lm wn+1 ln+1说明车辆的车宽车辆的车长车道宽对向车辆车宽对向车辆车长目标车辆车宽目标车辆车长仿真参数/m 1.7 4.5 3.75 1.7 4.5小型车中型车大型车小型车中型车大型车1.7 2.0 2.5 4.7 7.0 10.0车辆以等速形式进行超车时,与对向车辆的纵向相对速度始终是常数,即:分别确定目标车辆为小型车、中型车、大型车,确定加速度为1 m/s2,得出车辆与目标车辆之间的最小安全距离如图8所示.由于车辆保持匀速运动,纵向速度保持不变,即vn(0)+vm(0)≈const,且此时x¨ n=0,基于超车时距可得,车辆与对向车辆不发生碰撞的条件可以简化为选取小型车、中型车、大型车,给定最大加速度为1 m/s2,车辆与目标车辆的相对速度为3 m/s,得到车辆与对向车辆相对速度对相对距离的影响如图9所示. 图8 等速超车车辆与目标车辆的安全距离Fig.8 Safe distance between vehicle and target vehicle under constant speed overtaking图9 等速超车车辆与对向车辆的安全距离Fig.9 Safe distance between vehicle and opposite vehicle under constant speed overtaking3.2 车辆以特定加速度进行超车的情况车辆以特定加速度进行超车,其加速时间为t4,在换道阶段为了安全起见,其加速度仅使车辆产生横向位移,纵向速度保持不变,因此,加速超车的纵向加速时间从t3时刻开始,加速阶段发生于对向车道,行驶速度过快或时间过长都会影响其行驶安全性.由于加速阶段的加速度是一个先平缓增大后平缓减小的变换形式,并且是连续变化的,其变化形式类似于sin函数,文中参考sin函数的加速度控制策略,如图10所示,最大加速度为amax,加速时间为t4-t3.基于仿真参数确定车辆与目标车辆的安全距离为选取目标车辆车型为小型车、中型车、大型车,选取换道过程加速度为1 m/s2,得到加速超车时,车辆与目标车辆的安全距离与相对速度的关系如图11所示.图10 正弦函数加速度控制策略Fig.10 Sine function acceleration control strategy图11 加速超车下车辆与目标车辆的安全距离Fig.11 Safe distance between vehicle and target vehicle under accelerated overtaking选择加速超车形式进行超车时,由于车辆在换道超越及并道阶段均存在加速度,因此超车车辆与对向来车之间的安全距离与换道阶段、超越阶段及并道阶段的加速度均有关系,且由于超越阶段的超车时间与超车车辆与目标车辆之间的相对速度相关,因此,车辆与对向来车在采用加速超车形式超车时,两车之间安全距离的影响因素有:车辆之间的相对速度,车辆与对向来车的相对速度,以及换道、超越、并道阶段的加速度.由于变化量过多,本文采取控制变量的方法进行分析,取车辆的最大加速度amax=1 m/s2,可确定换道结束的时间t3=4 s,选取目标车辆为小型车、中型车、大型车,确定车辆与对向车辆的相对速度为17 m/s,得到加速超车时车辆与对向车辆的安全距离图如图12(a)所示;确定车辆与目标车辆的相对速度为6 m/s,得到加速超车时车辆与对向车辆的安全距离图如图12(b)所示.图12 加速超车下车辆与对向车辆的安全距离Fig.12 Safe distance between vehicle and opposite vehicle under accelerated overtaking4 结论驾驶员在双车道公路上进行超车时,需根据车速、车辆横向间距与纵向间距及车流情况适时调整驾驶策略以完成超车行为或者终止超车行为.在短时间内要进行如此复杂的判定与决策,驾驶员极有可能产生误判而引发事故.本文提出了保障超车安全的预警算法,分析了双车道公路超车过程中可能发生的典型碰撞类型,基于碰撞临界点对超车时间进行了划分;进而建立了考虑车辆横向间距与纵向间距的超车安全模型,同时考虑了超车时距,将车辆看作一个具有长和宽的矩形,定义了车辆的几何关系,提出超车过程中的预警方法;最后选取小型车、中型车、大型车3类车作为前方被超车辆,对算法进行了仿真分析,分别得出在等速超车及以特定加速度加速超车的情况下,超车车辆与前方车辆及对向车辆之间的临界安全距离.超车安全距离模型有助于驾驶人正确感知目标车辆和对向车辆的运动状态,完成超车安全辅助决策,为智能车辆主动安全系统的设计提供理论依据,当车辆与目标车辆和对向车辆的相对距离小于理论安全间距时,辅助系统可产生预警,并改变车辆的运动状态,避免交通事故.此外,研究结果也可为车流量较大、车速较高的特殊路段进行超车安全管理提供参考和借鉴.【相关文献】[1]ELENI I V. Modeling duration of overtaking in two lane highways[J]. Transportation Research Part F, 2013(20):135-146.[2]AMIR H G,FRANK F S. Development and evaluation of a microscopic overtaking gap acceptance model for two-lane highways[J]. Canadian Journal of CivilEngineering,2016,43(6):573-581.[3]游峰,张荣辉,王海玮,等.基于纵向安全距离的超车安全预警模型[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2013(8): 87-92. [YOU F, ZHANG R H, WANG H W,et al. Overtaking safety warning model based on longitudinal safety distance[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2013(8):87-92.][4]何兆成,孙文博.考虑横向分离与超车期望的车辆跟驰模型[J].物理学报,2013,62(16):168-174.[HE Z C,SUN W B. Vehicle following model considering lateral separation and overtakingexpectation[J]. Journal of Physics,2013, 62(16):168-174.][5]赵贝贝,李文勇,侯秀喆.基于车载传感器的超车安全距离模型的研究[J]. 装备制造技术, 2012(12): 8-9.[ZHAO B B,LI W Y,HOU X Z.Research on overtaking safety distance model based on on-board sensor[J].Equipment Manufacturing Technology,2012(12):8-9.][6]吴付威,秦加合,任超伟,等.高速公路智能汽车自动超车控制算法仿真研究[J].计算机工程与设计,2013(7): 2542-2546. [WU F W, QIN J H, REN C W, et al.Simulation research on automatic overtaking control algorithm of intelligent vehicles onexpressways[J].Computer Engineering and Design, 2013(7): 2542-2546.][7]许伦辉,胡三根,伍帅,等.考虑车辆运行特性的双车道超车模型[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2015(4): 7-13. [XU L H, HU S G, WU S, et al. Twolane overtaking model considering vehicle running characteristics[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2015(4):7-13.][8]张文会,马俊.双车道公路超车危险因素辨识[J].森林工程, 2017, 33(3): 89-93. [ZHANG W H, MA J. The identification of overtaking risk factors on two lane highways[J].Forest Engineering,2017,33(3):89-93.][9]唐铁桥,黄海军,梅超群.一种改进的超车模型[J].交通运输系统工程与信息,2005,5(4):23-25.[TANG T Q, HUANG H J, MEI C Q. An improved overtaking model[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology,2005,5(4):23-25.] [10]许伦辉,胡三根,伍帅,等.考虑车辆运行特性的双车道超车模型[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2015, 43(4): 7-13. [XU L H, HU S G, WU S, et al.Overtaking model for two-lane highway considering vehicle running characteristics[J]. Journal of South China University of Technology,2015,43(4):7-13.]。
超车模型在双车道公路仿真系统中的应用研究_荣建
图 1 超车过程示意图 Fig11 Schema of overtaking
也需要根据不同条件下的 xn + 1 ( t) 对 a 进行标定 。
交通仿真系统是研究交通问题的一种非常重要的 手段 , 可以较为方便 、快捷地构建道路条件 、交通条 件以及各种与交通有关的环境 。它可以较为真实地模 拟交通设施的运行状态 , 为深入 、系统地研究交通问
收稿日期 : 2006Ο07Ο19 基金项目 : 交通部西部交通建设科技资助项目 (200331822309) ; 北京市属市管高等学校学术创新团队计划资助项目 作者简介 : 荣建 (1972 - ) , 男 , 四川乐山人 , 教授 , 研究方向为道路通行能力 、交通仿真和智能交通 1 (jrong @bjut1edu1cn)
顺义密云路验证表tab11validationtableshunyimiyunroad验证指标实测值仿真值相对误差超车率31123214318超车次率50144610817区间速度km56185416319机场辅路验证表tab12validationtablebeijingairportauxiliaryroad验证指标实测值仿真值相对误差超车率24122314313超车次率42103813818区间速度km47195011416超车率可以反映双车道公路上车辆行驶的自由程因此可以用来分析双车道公路的通行能力
Abstract : An overtaking model is established by analyzing overtaking characteristic and the previous model1In the model , the course of overtaking is divided into four steps including overtaking desire , overtaking requirement , overtaking behavior and stopping overtaking to return forcibly1The overtaking ratio , overtaken ratio and average speed are selected as the validation parameters , which are used to compare the field data with the simulation result for validation1The results of comparation are in allowable errors extent1The model is used to make simulation experiment1By analyzing relation of overtaking ratioΟvolume , it is found that the relation curve accords with the fact and presents two parts1In front part , the overtaking ratio increases to maximum with the volume increase ; in latter part , the overtaking ratio decreases with the volume increase1When the volume reaches 2 900 pcuΠh , the overtaking ratio decreases to zero1So the capacity of the twoΟlane highways is commended as 2 900 pcuΠh under standard conditions1 Key words : traffic engineering ; overtaking model ; traffic simulation system ; twoΟlane highway
Carsim整车建模的参数
Carsim整车建模的参数一车体空载情况下得车体信息(1)簧上质量得质心距前轴得距离mm (2)簧上质量质心距地面得高度mm (3)轴距mm(4)质心得横向偏移量mm(5)簧载质量kg(6)对x轴得极惯性矩(lxx)kg-m2 (7)对y轴得极惯性矩(lyy)kg-m2(8)对z轴得极惯性矩(lzz)kg-m2 (9)对x、y轴得惯性积(lxy)kg-m2 (10)对x、z轴得惯性积(lxz)kg-m2 (11)对y、z轴得惯性积(lyz)kg-m2 二空气动力学(1)空气动力学参考点X mm(2)空气动力学参考点Y mm(3)空气动力学参考点Z mm(4)迎风面积m2(5)空气动力学参考长度 mm(6)空气密度kg/m3(7)C Fx(空气动力学系数)与slip angle (行车速度方向与空气流动方向得夹角)得关系(8)CFy与slip angle得关系(9)C Fz与slip angle得关系(10)CMx与slipangle得关系(11)CMy与slip angle得关系(12)CMz与slip angle得关系三传动系1 最简单得一种(1)后轮驱动所占得比值,为1时,后轮驱动;为0时,前轮驱动(2)发动机得功率KW2 前轮驱动或后轮驱动1)发动机特性(1)各个节气门位置下,发动机扭矩(N-m)与发动机转速(rpm) 得关系(2)打开节气门得时间迟滞sec(3)关闭节气门得时间迟滞sec(4)曲轴得旋转惯量kg-m2(5)怠速时发动机得转速rpm2)离合器特性a 液力变矩器(1)扭矩比(输出比输入)与速度比(输出比输入)得关系(2)液力变矩器得参数1/K与速度比(输出比输入)得关系(3)输入轴得转动惯量kg-m2(4)输出轴得转动惯量kg-m2b机械式离合器(1)输出得最大扭矩(N-m)与离合器接合程度(0代表完全结合,1代表完全分离)得关系(2)接合时间迟滞sec(3)分离时间迟滞sec(4)输入轴得转动惯量kg-m2(5)输出轴得转动惯量kg-m23)变速器(1)正向挡位与倒挡得传动比,转动惯量(kg-m2),正向传动与反向传动效率(2)中间挡得转动惯量(kg-m2)(3)换挡时间sec(4)各个挡位中低速齿轮得输出转速(rpm)与节气门开口位置得关系4)差速器(1)左右车轮扭矩差(N-m)与车轮速度差(rpm)得关系(2)抗扭刚度N-m/deg(3)抗扭阻尼N-m-s/deg(4)传动比(5)正反向得传动效率(6)驱动轴得惯性量kg-m2(7)半轴到左侧车轮得惯性量kg-m2(8)半轴到右侧车轮得惯性量kg-m2还包括传动系(不包括发动机)得自然频率(Hz)与阻尼率3四轮驱动与前轮驱动相比,增加分动箱,其中包括:(1)前后轴得扭矩差(N-m)与前后轮得转速差(rpm)得关系(2)分配到后轮上得扭矩(百分比形式)(3)传动比(4)扭杆刚度N-m/deg(5)扭杆阻尼N-m-s/deg还包括传动系得正效率与逆效率四制动系统1简单制动系统(1)制动力矩(N-m)与车轮汽缸压力(MPa)得关系,分左前轮,右前轮,左后轮,右后轮,为一比例常数或一条变化曲线(2)比例阀之后得管路压力(MPa)与其输入压力(MPa)得关系,分左前轮,右前轮,左后轮,右后轮,通常为一比例常数(3)流体动力学时间常数,包括左前,右前,左后,右后,单位为sec (4)流体迟滞,包括左前,右前,左后,右后,单位为sec(5)前后车轮ABS工作得滑移率区间(6)ABS工作截止得最低速度km/h(7)经ABS控制后输出得压力MPa2考虑助力与热衰退得制动系统(1)比例阀输出压力(Mpa)与比例阀输入压力(Mpa)得关系,包括左前,左后,右前,右后(2)制动盘质量kg(3)在0摄氏度时制动盘得比热kJ/kg/C(4)单位温度升高比热得变化量kJ/kg/C2(5)制动钳压力(MPa)与制动钳体积(mm3)得关系(6)制动钳气缸中单位流量所产生得压力MPa/(mm3/s)(7)冷却系数(1/s)与车辆速度(km/h)得关系(8)不同制动盘温度(C)下,制动力矩(N-m)与制动轮缸压力(Mpa)得关系(9)控制策略(A型为调节主缸后得压力值;B型为调节比例阀后得管路压力;也可不控制)(10)四个车轮得制动盘初始温度(C)(11)空气温度(C)(12)助力后输出得力(N)与助力前输入得力(N)得关系,助力后输出得力为主缸压力(13)踏板得杠杆比(14)主缸直径mm(15)启动助力得时间迟滞sec(16)关闭助力得时间迟滞sec五转向系统1) 转向柱管系统:(1)转向柱管得惯性kg-m2(2)转向系统得惯量kg-m2(3)转向柱管阻尼Nm-s/deg(4)转向柱管干摩擦N-m(5)转向盘自由角行程deg2) 主销得几何特性:(1)汽车前进方向投影,主销轴线与半轴轴线得交点距车轮中心得距离mm,包括四个车轮(2)主销内倾角deg(3)主销后倾角deg(4)水平路面行驶,汽车侧面投影中,车轮质心所驶过得直线与主销轴线得交点距车轮中心得距离mm3)前轮转向方式包括非助力齿条齿轮式与循环球式,助力齿条齿轮式与循环球式助力齿条齿轮式(1)齿条得行程(mm)与齿轮转角(deg)得关系(2)左右转向轮转角(deg)与齿条得行程(mm)得关系(3)因转向系统柔性所引起得转向角(deg)随主销力矩(N-m)得关系,主销力矩为左右主销力矩之与。
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tRedge+tR,tRedge+tR 为下 一 分 界 时 刻,tR 为 某 一 特 征时间长度,在起始分界时刻,获得前后车相对车
速,以此速度作为下一时间阶段内的平均速度,由
前后车相对车距以估算方式给出tR 值。 目标速度由下式给出
v = Target (1-c)v(up)+cvLead
(3)
其中c (0曑c曑1) 是 一 个 决 定 于 局 部 几 何 条 件 的
度上限,间接地改变车辆动力,实行合理的主动加
速和减速。虚坡模型本来的思想就是,令后车在接
近前车的过程中能及时地发现前车,并进行渐近的
减速。
在虚坡模型中,每个车辆后方设一假想的S形
斑马线 (或称虚 坡)。 它 的 形 状 表 示 为 固 支 梁 挠 度
曲线半支。对一个纵向长度为L 的虚坡,其横向
高度表为
薛国新
(常州大学 信息科学与工程学院,江苏 常州 213164)
摘要:一维交通流仿真建模问题的研究具有显而易见的重要意义。元胞自动机方法是这一问题的一种代表性算法,它能有效模 拟交通流的一些基本规律和现象,但它属于离散模型。传统的基于解析公式的模型偏重于从统计角度标定参数或者以确定方式 获得车辆的动力行为。基于固支梁的虚坡模型以车辆阶段速度为目标,考察车辆的动态驾驶行为,在原有虚坡模型的基础上, 分析了主动驾驶行为和被动减速行为,并通过改变速度上限和虚坡长度,间接地改变车辆动力以及前车对于后车的限速范围, 使得车辆的加减速行为和跟车行为表现出更大的适应性。对仿真实例进行了计算,结果表明模型具有足够快的计算速度。 关键词:交通流;超车跟车模型;元胞自动机;仿真;固支梁 中 图 分 类 号 :O362暋 暋 暋 暋 文 献 标 识 码 :A
Abstract:Apparently,simulationforone-lanetrafficflowhasveryimportantmeaning.Cellularautoma灢 ton methodisatypicalmethodforthispurpose.Itcouldsimulatesomebasictrafficregularitiesandphe灢 nomena.Yetit曚sadiscrete method.Traditionalformulabased methodstendtodeterminetheparameters withstaticmeasuresorsetthepowerinafixedway.Animaginaryslopemodelbasedonabuilt-inbeam takesthestagespeedsasthetargetspeedstocheckandregulatethedrivinghabits.Workingonthebasis oftheprimaryimaginaryslopemodel,thispaperanalyzedtheinitiativedrivinghabitsandpassivedecelera灢 tionhabits.Thenitindirectlychangedthecarpowerandtherestrictingspeedrangeofaleadingcarforthe followingcarbychangingthecarspeedup-limitsandimaginaryslopelengths.Inthiswaytheaccelera灢 tionanddecelerationhabitsaswellasthecarfollowinghabitshadmoreflexibility.Itwasappliedtoasim灢 ulationexampleandthecalculationshowedthatit曚sfastenough. Keywords:trafficflow;overtakingandcarfollowing model;cellularautomaton;simulation;built-in beam
OvertakingandCarFollowing ModelwithChangingSpeedUp-Limitsand ChangingImaginarySlopeLength
XUE Guo-xin (SchoolofInformationScienceandEngineering,Changzhou University,Changzhou213164,China)
行为和被动限速行为两方面。主动驾驶行为包括加 速、随机减速行为。而被动限速行为则与确定性减 速相关联。两者并非完全独立。
当车辆前方较远距离内无其它车辆时,当前车 辆处于自由行驶状态。这过程中,车辆可能加速, 也可能作随机减速。其行驶行为完全属于一种主动 驾驶行为。而当车辆突然遭遇前方某一车辆而需作 紧接制动时,它的行驶行为则完全是一种被动的限 速行为。当后方车辆与前方车辆处于一定的间距范 围内时,后车对前车跟车。这一过程中,后车往往 作时快时慢的行驶;它通常选取一些子阶段来决定 其行驶规律;在特定的子阶段中,后车向着特定的 车速和位置逼近。就子阶段的目标速度选择而言, 有其被动性,因为只有合适的阶段目标速度才能确 保几何约束条件的满足;而就子阶段中的行驶速度 在整个阶段上的分配来说,则有其主动性。
第22卷 第2期 2010 年 6 月
常暋州暋大暋学暋学暋报 (自然科学版) JOURNAL OFCHANGZHOU UNIVERSITY (NaturalScienceEdition)
Vol灡22 No灡2 Jun灡2010
文章编号:1673-9620 (2010)02-0049-04
变速度上限和虚坡长度的超车跟车模型*
暋暋交通流的仿真建模对于研究交通管理问题具有 可重复测试等优点。而一维交通流的仿真建模又是 重要意义。以仿真手段研究交通管理具有周期短、 交通流建模中最为基本的问题。对于一维交通流建
* 收稿日期:2009-12-18 作者简介:薛国新 (1962-),男,江苏武进人,研究员,计算机仿真编委,研究方向为交通管理问题建模、仿 真 和
速路的基 本 超 车 过 程 , [12] 还 由 它 获 得 了 一 种 交 叉
口的交通流建模解耦方法 。 [13]
以下首先分析车辆的主动驾驶与被动减速行为
的区别,在 此 基 础 上 对 原 有 虚 坡 模 型 提 出 改 进 方
案。
1暋主动驾驶与被动减速行为
归根结底,车辆的行驶行为可以分为主动驾驶
图像处理等。
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暋暋暋暋暋暋暋暋暋常暋州暋大暋学暋学暋报 (自然科学版) 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋2010年
模问题进行了较多的研究。最具代表性的方法是元
胞自动机方法 。 [1-3] 元胞自动 机 方 法 具 有 处 理 简 易
的特 点,并 能 模 拟 多 种 典 型 的 交 通 流 规 律 和 现
给出加速 度 平 滑 过 渡 的 表 示 及 车 辆 的 随 机 减 速 表
示。
传统的基于解析公式模型偏重于从统计角度去
标定公式参数,或者以确定的方式给出车辆的动力
行为,而公式中不出现直接的随机参量。
基于固支梁挠度曲线的虚坡模型 分 [7-9] 时间阶
段处理车辆速度的计算,各个阶段的分界时刻根据
几何条件和速度条件而定,在每个阶段,车辆按渐
b0
(毱)
=béëêê1-3æèçL毱
ö
÷
ø
2
+
æç毱 èL
ö
÷
ø
3
ùú û
(1)
薛国新灡 变速度上限和虚坡长度的超车跟车模型
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其中,毱 为虚坡 上 点 到 车 辆 尾 端 的 纵 向 距 离,b 为 车辆宽度。车辆分时间阶段地逼近所设目标速度,
将 时 间 阶 段 的 长 度 记 为tR , 则 有
在满足约束条件的情形下,后车接近前车的方 案并不唯一。这种不唯一性即表现为车辆行驶行为 的主动性。
车辆的动力与道路阻力情况一起决定了车辆的 加速度,车辆的加速度决定车辆速度,车辆速度又 决定车辆位置,而位置又要满足约束条件,这就是 说,车辆位置反过来又会影响车辆动力大小选取。 故车辆加速度与车辆位置不能看作为简单的因果关 系,而仅应看作是必然的二次导数关系。
栚线性跟车模型;栛心理-生理模型;栜安全距离
模型。它们共同的特点是,希望能找到一种较为通
用的公式,通过试验标定公式中的参数然后应用于
实践;但车 辆 行 驶 的 不 同 阶 段 会 表 现 出 不 同 的 特
点,而这类方法未能对不同阶段之间的临界转换给
出详细描述。基于模糊推理的跟车模型则根据不同
的车间距给出不同的加速度表示,但未能较具体地
(t+T)殼殼xvl
(t) (t)
其中,an+1 (t+T) 为t+T 时刻第n+1 辆 车 的 加 速度;vn+1 (t+T) 为t+T 时刻第n+1 辆 车 的 速 度;T 为反应时间;殼v (t) 为 时 刻t 第n 辆 车 与
第n+1辆车之间的速度差;殼x (t) 为 时 刻t第n
辆车与第n+1辆车之间的距离;c,m,l为 常 数。
在对车辆动力改变时,不能只考虑一个时刻点 的状态而 要 考 虑 一 定 阶 段 内 的 状 态。 根 据 这 一 要 求,分别从主动驾驶和被动减速两方面对原有虚坡 模型进行改进。详述如下。
2暋改进虚坡模型
若直接改变车辆动力,一个顾虑就是动力设置
方案是否合理,从而确保后续的约束条件是否满
足。根据这一思想,通过改变虚坡模型中的目标速
v=vRedge+ (vTarget-
{ } vRedge)
1-
éëê3æèç1-t-ttRRedge
öø÷2-2æèç1-t-ttRRedge
ö3