城市道路车辆换道模型及换道影响研究
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3、考虑交通环境的换道行为特性。考虑交通环境因素的换道行为的研究比较少， 2002 年美国学者 Dario D.Salvucci 基于高速公路多车道环境模拟器，开展的换道行为 与视点变化特性的研究[9]，但是对不同的道路因素与换道行为的研究则没有深入。
在这之后，学者们开始摸索结合上面个因素的换道行为分析，例如，东南大学 李丹丹等分析交通规则，车辆因素，驾驶员性格，行车计划等因素多换道行为的影 响[10]等。
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学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本文首先研究基于模糊理论的强制换道情况，并在前人的基础上进行推广，考 虑各种情况下的强制换道行为，给出换道模型的选择原则，使模型更具普适性。同 时重点研究驾驶员的心理以及驾驶员的对安全性的分析，提出换道压力的概念，初 步讨论换道压力与驾驶员的关系，建立更为细致的模型。最后通过对换道行为的讨 论，研究换道对城市交通的影响。
First, for the vehicle characteristics Road acts carried out a depth analysis, summarized the existing model and compare their advantages and disadvantages. Then, established the principle of channel model for urban road based on the theory of the cellular automata. Considering the various circumstances and the impact of the driver's own factors, putting forward the concept of pressure change, according to the compulsory and free for Road sex-for-Road Road, respectively, given the conceptual model.
车辆在道路上的车道变换行为是一个最常见的交通现象，车道变换描述的是车 辆因各种需要而进行车道变换的行驶行为。换道行为对交通流有着很大的影响，特 别是交通拥挤路段，而目前对换道行为的研究却较为落后，究其原因，除了换道行 为本身的复杂性外，模型的建立前提也存在很大的局限性。
近年来，元胞自动机的理论能很好的描述交通流这类非线性现象，而出现很多 基于元胞自动机的交通模型。论文分析讨论了基于元胞自动机的车辆换道模型构建 的思路和方法。考虑到换道中车道变换的本质是一种决策思维过程，模糊控制采用 语言变量进行近似推理的方法，很适合描述这类主要由人做决定的主观判断过程。 因此在元胞自动机的基础上基于模糊逻辑的换道模型能更好的仿真车辆换道行为。
Key words： Cellular automata
Traffic model
Lane-changing behavior
Driver characteristics Traffic flow Roa人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
In recent years, the cellular automata theory can well describe the traffic flow of these non-linear phenomena, and a lot of cellular automata-based traffic model Appeared. The paper discusses the ideas and methods to build the traffic model based on cellular automata theory. Taking into account the change of lane-changing decision-making is a thinking process, fuzzy control variables used language similar to the method of reasoning, it is appropriate to describe such a major decision by the people to do the process of subjective judgments. Therefore, based on the cellular automata, the fuzzy logic-based model for the simulation of a better vehicle for acts Road.
近年来，元胞自动机的理论被应用到很多的领域，由于它能很好的描述交通流 这类非线性现象，而出现很多基于元胞自动机的交通模型。而考虑到换道中车道变 换的本质是一种决策思维过程，模糊控制采用语言变量进行近似推理的方法，很适 合描述这类主要由人做决定的主观判断过程。因此在元胞自动机的基础上基于模糊 逻辑的换道模型能更好的仿真交通换道行为。
The Vehicles lane-changing behavior is the most common traffic phenomenon .the Behavior for Road described the various kinds of the traveling lane-changing behavior. The Behavior for Road has a great impact for the traffic flow, especially the traffic section, however the research for the Behavior for Road is lagging behind. The reason, in addition to Road the complexity of the act itself, there are significant limitations for the establishment of the premise of the model.
关键词：元胞自动机 交通模型 换道行为 驾驶员特性 交通流 交通安全
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Model of traffic flow is one of the basic researches in urban areas of traffic. By the analysis of the variety of traffic, to describe the general characteristics of the actual traffic of the traffic flow model, and reveal the basic rules of traffic flow, so as to provide reference and a basis. For the transport infrastructure planning and design.
本论文属于
保密□，在
年解密后适用本授权书
不保密□
（请在以上方框内打“√” ）
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
指导教师签名： 日期： 年 月 日
华中科技大学硕士学位论文
1绪论
1.1 研究背景
随着经济社会的发展，人们对各类交通的需求不断增加。而交通流量的增长与 现有道路状况之间的矛盾日益突出，成为限制社会经济发展的主要因素之一。交通 流理论的研究目标是要建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型，揭示交通流 的基本规律。开展交通流理论的研究，不仅有着深远的科学意义，而且具有重要的 工程应用价值。交通模型仿真作为交通设计中必不可少的手段，它的作用日益凸现。 其中比较成熟的交通模型理论是跟驰模型和流体力学模型，而交通车辆换道模型的 研究则比较落后，车辆行驶过程中，换道行为是一种很常见的行为，换道行为对交 通流的影响很大，特别是交通拥挤路段，换道行为的影响不容忽视。目前对换道行 为的研究较为落后，国内外的一些学者也做了很多研究，但都没有得到广泛的应用， 其中比较著名的有 STCA 模型，NETSIM 模型、FRESM 模型、MITSIM 模型、MRS 模型[1-4]等。究其原因，除了换道行为本身的复杂性外，模型的建立前提也存在很大 的局限性。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 换道行为研究 关于换道行为，世界各国分别进行了各自的研究主要包括：
1
华中科技大学硕士学位论文
1、车道变换的行为学描述。这类研究不多，最初是 2001 年希腊学者 Ioannis Golias 对车道变换行为做宏观上的研究[5]，并未对换道行为本身及其产生原因和影响因素进 行分析；在国内，主要有 2001 年吉林大学魏丽英从宏观交通流的统计运行规律入手， 对路段上的车辆换道行为进行研究并得出车辆换道的基本规律[6]。
华中科技大学 硕士学位论文 城市道路车辆换道模型及换道影响研究 姓名：曹珊 申请学位级别：硕士 专业：交通运输规划与管理 指导教师：刘有军
20090501
华中科技大学硕士学位论文
摘要
交通流模型研究是城市交通研究的基本领域之一。通过对各种交通行为的分析， 建立描述实际交通一般特性的交通流模型，可以揭示交通流的基本规律，从而为交 通设施规划设计提供参考和依据。
2、考虑驾驶员因素的车道变换行为特性。比较著名的有 1999 年日本学者 Yasushi Nishida 借助跟驰理论，对中老年驾驶员反应特性的换道行为进行研究[7]，但是并没 有对其他年龄段的驾驶员反应特性及其与换道行为的关系进行研究；随后多伦多学 者 Jerry L.Deffenbacher 把驾驶员分为易怒和普通两种进行定量研究[8]，得出基于不同 驾驶员换道行为的评价指标，为研究驾驶员心理特性与换道行为的定量关系奠定了 基础。
根据国内外对换道行为的研究，我们可以了解到，由于驾驶员是换道行为的主 体，对于换道行为的研究是从最初的简单的单一驾驶员特性的判断发展到加入了驾 驶员和周围环境的综合判断过程。
论文首先对车辆换道行为的特性进行了深入剖析，对已有的换道模型进行归纳 总结，比较它们的优缺点。再根据元胞自动机的原理建立了城市道路换道模型，考 虑换道的各种情况和驾驶员的自身的影响因素，提出了换道压力的概念，并据此对 于强制性换道和自由性换道分别给出了换道概念模型。
由于换道行为受道路、交通和驾驶员特性的影响，由此对道路上的交通流的正 常运行产生的影响亦有差异，在对换道行为以及模型进行详细的讨论的基础上，论 文给出了一系列完善城市交通，避免换道行为对城市交通产生负面影响的建议。
As a result of the impact of the road, traffic and the features of the driver, the impact of some differences in behavior of the Road. On the basis of the detailed discussion for the model, the paper provides A series of proposals to avoid a negative impact on urban transport.
在这之后，学者们开始摸索结合上面个因素的换道行为分析，例如，东南大学 李丹丹等分析交通规则，车辆因素，驾驶员性格，行车计划等因素多换道行为的影 响[10]等。
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本文首先研究基于模糊理论的强制换道情况，并在前人的基础上进行推广，考 虑各种情况下的强制换道行为，给出换道模型的选择原则，使模型更具普适性。同 时重点研究驾驶员的心理以及驾驶员的对安全性的分析，提出换道压力的概念，初 步讨论换道压力与驾驶员的关系，建立更为细致的模型。最后通过对换道行为的讨 论，研究换道对城市交通的影响。
First, for the vehicle characteristics Road acts carried out a depth analysis, summarized the existing model and compare their advantages and disadvantages. Then, established the principle of channel model for urban road based on the theory of the cellular automata. Considering the various circumstances and the impact of the driver's own factors, putting forward the concept of pressure change, according to the compulsory and free for Road sex-for-Road Road, respectively, given the conceptual model.
车辆在道路上的车道变换行为是一个最常见的交通现象，车道变换描述的是车 辆因各种需要而进行车道变换的行驶行为。换道行为对交通流有着很大的影响，特 别是交通拥挤路段，而目前对换道行为的研究却较为落后，究其原因，除了换道行 为本身的复杂性外，模型的建立前提也存在很大的局限性。
近年来，元胞自动机的理论能很好的描述交通流这类非线性现象，而出现很多 基于元胞自动机的交通模型。论文分析讨论了基于元胞自动机的车辆换道模型构建 的思路和方法。考虑到换道中车道变换的本质是一种决策思维过程，模糊控制采用 语言变量进行近似推理的方法，很适合描述这类主要由人做决定的主观判断过程。 因此在元胞自动机的基础上基于模糊逻辑的换道模型能更好的仿真车辆换道行为。
Key words： Cellular automata
Traffic model
Lane-changing behavior
Driver characteristics Traffic flow Roa人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
In recent years, the cellular automata theory can well describe the traffic flow of these non-linear phenomena, and a lot of cellular automata-based traffic model Appeared. The paper discusses the ideas and methods to build the traffic model based on cellular automata theory. Taking into account the change of lane-changing decision-making is a thinking process, fuzzy control variables used language similar to the method of reasoning, it is appropriate to describe such a major decision by the people to do the process of subjective judgments. Therefore, based on the cellular automata, the fuzzy logic-based model for the simulation of a better vehicle for acts Road.
近年来，元胞自动机的理论被应用到很多的领域，由于它能很好的描述交通流 这类非线性现象，而出现很多基于元胞自动机的交通模型。而考虑到换道中车道变 换的本质是一种决策思维过程，模糊控制采用语言变量进行近似推理的方法，很适 合描述这类主要由人做决定的主观判断过程。因此在元胞自动机的基础上基于模糊 逻辑的换道模型能更好的仿真交通换道行为。
The Vehicles lane-changing behavior is the most common traffic phenomenon .the Behavior for Road described the various kinds of the traveling lane-changing behavior. The Behavior for Road has a great impact for the traffic flow, especially the traffic section, however the research for the Behavior for Road is lagging behind. The reason, in addition to Road the complexity of the act itself, there are significant limitations for the establishment of the premise of the model.
关键词：元胞自动机 交通模型 换道行为 驾驶员特性 交通流 交通安全
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Model of traffic flow is one of the basic researches in urban areas of traffic. By the analysis of the variety of traffic, to describe the general characteristics of the actual traffic of the traffic flow model, and reveal the basic rules of traffic flow, so as to provide reference and a basis. For the transport infrastructure planning and design.
本论文属于
保密□，在
年解密后适用本授权书
不保密□
（请在以上方框内打“√” ）
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
指导教师签名： 日期： 年 月 日
华中科技大学硕士学位论文
1绪论
1.1 研究背景
随着经济社会的发展，人们对各类交通的需求不断增加。而交通流量的增长与 现有道路状况之间的矛盾日益突出，成为限制社会经济发展的主要因素之一。交通 流理论的研究目标是要建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型，揭示交通流 的基本规律。开展交通流理论的研究，不仅有着深远的科学意义，而且具有重要的 工程应用价值。交通模型仿真作为交通设计中必不可少的手段，它的作用日益凸现。 其中比较成熟的交通模型理论是跟驰模型和流体力学模型，而交通车辆换道模型的 研究则比较落后，车辆行驶过程中，换道行为是一种很常见的行为，换道行为对交 通流的影响很大，特别是交通拥挤路段，换道行为的影响不容忽视。目前对换道行 为的研究较为落后，国内外的一些学者也做了很多研究，但都没有得到广泛的应用， 其中比较著名的有 STCA 模型，NETSIM 模型、FRESM 模型、MITSIM 模型、MRS 模型[1-4]等。究其原因，除了换道行为本身的复杂性外，模型的建立前提也存在很大 的局限性。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 换道行为研究 关于换道行为，世界各国分别进行了各自的研究主要包括：
1
华中科技大学硕士学位论文
1、车道变换的行为学描述。这类研究不多，最初是 2001 年希腊学者 Ioannis Golias 对车道变换行为做宏观上的研究[5]，并未对换道行为本身及其产生原因和影响因素进 行分析；在国内，主要有 2001 年吉林大学魏丽英从宏观交通流的统计运行规律入手， 对路段上的车辆换道行为进行研究并得出车辆换道的基本规律[6]。
华中科技大学 硕士学位论文 城市道路车辆换道模型及换道影响研究 姓名：曹珊 申请学位级别：硕士 专业：交通运输规划与管理 指导教师：刘有军
20090501
华中科技大学硕士学位论文
摘要
交通流模型研究是城市交通研究的基本领域之一。通过对各种交通行为的分析， 建立描述实际交通一般特性的交通流模型，可以揭示交通流的基本规律，从而为交 通设施规划设计提供参考和依据。
2、考虑驾驶员因素的车道变换行为特性。比较著名的有 1999 年日本学者 Yasushi Nishida 借助跟驰理论，对中老年驾驶员反应特性的换道行为进行研究[7]，但是并没 有对其他年龄段的驾驶员反应特性及其与换道行为的关系进行研究；随后多伦多学 者 Jerry L.Deffenbacher 把驾驶员分为易怒和普通两种进行定量研究[8]，得出基于不同 驾驶员换道行为的评价指标，为研究驾驶员心理特性与换道行为的定量关系奠定了 基础。
根据国内外对换道行为的研究，我们可以了解到，由于驾驶员是换道行为的主 体，对于换道行为的研究是从最初的简单的单一驾驶员特性的判断发展到加入了驾 驶员和周围环境的综合判断过程。
论文首先对车辆换道行为的特性进行了深入剖析，对已有的换道模型进行归纳 总结，比较它们的优缺点。再根据元胞自动机的原理建立了城市道路换道模型，考 虑换道的各种情况和驾驶员的自身的影响因素，提出了换道压力的概念，并据此对 于强制性换道和自由性换道分别给出了换道概念模型。
由于换道行为受道路、交通和驾驶员特性的影响，由此对道路上的交通流的正 常运行产生的影响亦有差异，在对换道行为以及模型进行详细的讨论的基础上，论 文给出了一系列完善城市交通，避免换道行为对城市交通产生负面影响的建议。
As a result of the impact of the road, traffic and the features of the driver, the impact of some differences in behavior of the Road. On the basis of the detailed discussion for the model, the paper provides A series of proposals to avoid a negative impact on urban transport.