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1、 跟驰模型研究进展的读书报告 纪晓林 武汉理工大学；交通学院；武汉摘要: 车辆的跟驰理论是运用动力学方法研究在无法超车的单车道上，行驶车队中前车速度的变化引起后车反应的一种理论。跟驰理论认为：在一列车队中，间距小于125米的车辆间存在着一种可以定量描述的影响关系，后车司机跟随前车行驶，凭借感知，判断和控制能力，对前车的各种刺激有规律的做出反应。国内外对跟驰模型的研究持续多年，取得了大量成果。关键词：跟驰模型；仿真；安全距离；实际 综述、进展在建模思想上划分，跟驰模型大致可以分为基于刺激-反应机理和基于保持安全车辆间距思想两类。近年来，人们对车辆安全距离研究的比较多，而最近，人们对驾驶员刺激反应
2、机理的研究逐渐增多。尤其是针对驾驶员的反应，人们更多的考虑了“人”的因素。针对驾驶员的心理及不同驾驶员的差异做了大量研究。建立模型时更考虑实际，贴切实际，通过模型能够跟准确的反应实际的交通状况，对交通安全，交通管理及交通环境等方面都具有十分重要的意义。一、 在交通安全距离方面。传统的安全距离模型是基于制动过程的。当前车状态发生变化后，后车驾驶员通过视觉搜集到信息，及时对信息进行分析，如刹车制动防止追尾。S=v(0)t（d） +v（0）2/2a（m a x）+d，对于这种传统的安全距离模型，有很多问题，比如说，对于车辆的制动减速度采用固定大小，没有考虑到减速度的变化；对车辆跟驰情况理想化，假设因
3、素太多，与实际情况不符合。很多研究人员对传统模型进行改善，综合考虑实际情况，比如引进减速度的增长过程 ，避免了以往模型中减速度突变的问题。华南理工大学学者许伦辉罗强1，傅惠2通过“matlab仿真平台”对模型进行仿真，通过改进的安全模型与传统模型安全距离对比，可以得出，改进的安全模型既能保证安全，也能使效率增加。从理论上提高了道路利用率和车辆通行效率，减小了车辆延误。此外，有的学者基于吉普斯安全距离跟驰模型的理论基础上，通过对吉普斯模型的局限性加以改进，提出的一个更加安全的跟驰模型。吉普斯模型是一个相对较早的跟驰模型。它主要假设的是，如果前面一辆车的驾驶状态突然变化，后面一辆车必须采取适当的行
4、为控制速度才能避免追尾。杨达等学者认为，每个驾驶员对安全距离的概念和掌控都不一致，所以吉普斯模型具有一定的局限性。事实情况是，当前面一辆车的速度大于跟驰车辆，那么这时的安全距离可以很小，相反安全距离会相对较大才能保证安全。他们通过对吉普斯模型的改进，并且通过定性仿真对新模型进行校准和评估，得出的结果较吉普斯模型更准确，能更好的解释松散交通流和拥挤的交通流的跟驰行为。二、关于刺激-反应机理在分析交通流稳定性研究中，大多是基于刺激-反应的模型，反应时间越长，敏感系数越大，则越不稳定。交通问题大多从四个方面研究问题即“人，车，路，环境”。其中人是最主要的因素。尤其是驾驶员，驾驶员的差异性使得我们在研
5、究交通问题时较难确定一些系数的准确程度。比如说，有的驾驶员跟车比较激进，安全距离较小就比较容易引发交通事故。,还比如司机间的异质, 具体如司机扰动风险偏好异质等, 道路情况异质以及车辆性能异质等。一些学者对此提出了改进。如曾友志，张宁， 刘利娟学者针对跟驰模型“不考虑不同司机之间差别”这一与现实极为不符的基本假设缺陷, 立足于司机扰动风险偏好异质这一现实, 在OV模型基础上提出了DRPOV模型. 线性稳定性分析推导出了模型的稳定条件, 表明相邻前后车司机扰动风险偏好系数比值越小, 模型的稳定区域越大. 非线性分析获得了不稳定区域下的扭结-反扭结密度波. 仿真结果也表明两者比值越小, 越有利于初
6、始稳态车流对于扰动的抑制与消耗, 抑制交通堵塞的形成,提高车流的稳定性。 上面讲述的是从驾驶员本身的角度看问题，还有的学者采用人工势能场的思想，对驾驶行为过程中道路环境各种客体对驾驶员的作用转化为对驾驶员心理的一种驱动和阻碍作用，简化了复杂的环境影响。通过建立吸引力及排斥力模型，利用“遗传算法”，结合实测数据，对跟驰模型参数进行具体量化，结果表明，模型较好的拟合了实际驾驶行为数据，与传统的GM 模型相比，误差有显著改善。三、其它方面（如环境）除了安全以外，很多学者对其他方面如环境污染，尾气排放也做了相关研究。他们通过实测的数据对跟驰模型中的数据进行分析与比较。在以往的模型里，没有考虑到实际情况
7、，他们根据实时交通的分析，当车头间距变化，司机会采取相应的措施来增大或减小速度来确保安全。在大多数的交通事故中，在欧洲很多国家，13%的交通事故是由追尾造成的。研究跟驰模型具有重要意义。本文作者通过实时交通状况与非实时交通状况的对比的研究发现，在跟驰模型中，驾驶员的行为，汽车速度，加速度，汽车的尾气排放，燃油消耗，以及废气中的CO，含碳化合物，含氮化合物比理论计算出来的多。此模型还有一定的局限性，比如，除了最佳速度校准以外，其他参数没有校准。但其研究结果表明，控制好车头时距对能源消耗及环境污染有重要意义。小结： 我们在交通跟驰模型理论中的研究取得了一些成绩，其中包括安全交通，环境污染等。我们在
8、建模的过程中应该尽量贴切实际，考虑全面，将模型做“真”，这样能更好的解决实际的交通问题。此外，跟驰模型中还有很多问题没有解决，交通流的稳定性，交通堵塞等需要我们做进一步研究。参考文献1 曾友志,张宁,刘利娟.考虑司机扰动风险偏好异质的跟驰模型J，物理学报,2014，,63(6)：17.2 许伦辉，罗强，傅惠. 基于前车制动过程的车辆跟驰安全距离模型J,广西师范大学学报，2010,28（1）16.3 陶鹏飞， 金盛，王殿海. 基于人工势能场的跟驰模型研究J，东南大学学报，2011,41（4）：854858.4 T.Q.Tang, J.G.Li, H.J. Huang , X.B. Yang. A car-following model with real-time road conditionsand numerica testsJ , Measurement,2014,48(1)：6376. 5 YANG Da, ZHU Li-ling, YU Dan,YANG Fei, PU Yun . An Enhanced Safe Distance Car-Following ModelJ. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.), 2014, 19(1): 115-122.