道路交通流理論第四章-資料下載頁(yè)
2025-06-26 03:56本頁(yè)面
【正文】 跟馳理論還有一些不足。我們上面通過(guò)對(duì)穩(wěn)態(tài)流分析，對(duì)跟馳理論的模型不斷進(jìn)行修正和擴(kuò)充，以使模型適合于各種不同的交通狀況。但是經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)驗(yàn)和進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，流量—密度曲線在接近最大流的地方有明顯的間斷，流量突然下降。這說(shuō)明流量—密度曲線具有不連續(xù)性，而以前的研究認(rèn)為該曲線是連續(xù)的，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題。針對(duì)這一情況，現(xiàn)在有人提出了一種全新理論：突變理論。這種理論與傳統(tǒng)跟馳理論的建模方法完全不同，該理論中第一次提出可以用“交點(diǎn)突變”的思想來(lái)解釋和描述交通流參數(shù)的上述不連續(xù)性，有望解決傳統(tǒng)跟馳理論的不足。初步的研究表明，這一理論應(yīng)用于交通流分析具備可行性。隨著科技的發(fā)展，道路和車(chē)輛技術(shù)水平也在不斷提高。為了進(jìn)一步提高道路的利用率和通行能力，現(xiàn)在又提出了智能化公路和車(chē)輛自動(dòng)駕駛的設(shè)想方案，并在做一些試驗(yàn)性的研究和探索。所謂智能化公路和車(chē)輛自動(dòng)駕駛，就是在道路上開(kāi)設(shè)裝有導(dǎo)向設(shè)備（如導(dǎo)向槽）的專門(mén)車(chē)道，車(chē)輛在配有特殊裝置的情況下可以進(jìn)入該車(chē)道進(jìn)行自動(dòng)行駛，無(wú)需駕駛員手工操縱。車(chē)輛也可以隨意離開(kāi)該車(chē)道進(jìn)入普通車(chē)道，由駕駛員手工駕駛車(chē)輛行駛。傳統(tǒng)的跟馳理論都是基于駕駛員手工操縱車(chē)輛進(jìn)行的研究，如果智能化公路和車(chē)輛自動(dòng)駕駛技術(shù)在實(shí)用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，那么必將導(dǎo)致跟馳理論新的研究領(lǐng)域和發(fā)展方向。目前，智能化公路與車(chē)輛自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，但也取得了一些可喜成果，其應(yīng)用前景是十分樂(lè)觀的。第四節(jié) 加速度干擾本節(jié)簡(jiǎn)單介紹一下關(guān)于加速度干擾的問(wèn)題。分析駕駛員在路上的行車(chē)過(guò)程，任何人都不會(huì)始終維持某一速度恒定不變，而是在一定速度范圍內(nèi)變化或擺動(dòng)。交通量較小時(shí)駕駛員也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象；交通量較大時(shí)雖然跟馳現(xiàn)象十分明顯，但是由于受交通控制信號(hào)的影響，車(chē)輛速度更會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)。加速度干擾就是對(duì)車(chē)輛速度擺動(dòng)的描述，車(chē)速擺動(dòng)還涉及到乘車(chē)舒適性的問(wèn)題，加速度干擾可以作為一個(gè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。一、加速度干擾的計(jì)算車(chē)輛速度擺動(dòng)的大小可用加速度對(duì)平均加速度的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示，我們稱為加速度干擾，單位與加速度的單位一致，其公式如下： （4—44）式中： ——觀測(cè)總時(shí)間；——時(shí)刻加速度；——平均加速度。如果假定平均加速度為0，那么加速度干擾的公式變成如下形式： （4—45）式中參數(shù)含義同上。如果加速度的觀測(cè)以連續(xù)的時(shí)間間隔來(lái)取樣，那么相應(yīng)的計(jì)算公式如下： （4—46）各參數(shù)含義同上。相應(yīng)地如果平均加速度為0，則變?yōu)槿缦滦问剑? （4—47）參數(shù)含義同上。下面來(lái)推導(dǎo)加速度干擾計(jì)算的實(shí)用公式，實(shí)際應(yīng)用中一般采用如下公式形式： （4—48）式中：——第觀測(cè)時(shí)間段的加速度（認(rèn)為各小時(shí)間段內(nèi)加速度值相等）；——第觀測(cè)時(shí)間段長(zhǎng)。其余參數(shù)含義同上，將此式進(jìn)行如下變換： （4—49）這里為第觀測(cè)時(shí)間段的速度，相應(yīng)地： （4—50）而所以有 （4—51）將式（4—51）代入式（4—50），并且利用,有： （4—52）將此式代入式（4—49）得到： （4—53）式中：——觀測(cè)總時(shí)段的末速度；——觀測(cè)總時(shí)段的初速度；——速度的等分間距。此式適合于用坐標(biāo)紙對(duì)速度和加速度觀測(cè)值進(jìn)行繪圖計(jì)算。二、加速度干擾的影響因素加速度干擾主要受三個(gè)因素的影響：駕駛員、道路和交通狀況?？梢韵胍?jiàn)，一個(gè)魯莽的駕駛員比一個(gè)穩(wěn)重的駕駛員對(duì)車(chē)速變換的次數(shù)要多，其加速度干擾也就相對(duì)要大；一條狹窄彎曲的道路或一條有信號(hào)控制的城市街道肯定要比一條多車(chē)道的高速道路速度變化大而且頻繁，自然加速度干擾也就大。經(jīng)過(guò)對(duì)不同交通條件及不同駕駛員進(jìn)行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加速度干擾有以下變化趨勢(shì)：1．通過(guò)丘陵地區(qū)的兩條道路，一條狹窄的雙車(chē)道道路比另一條雙向四車(chē)道的道路值要大得多；2．對(duì)于丘陵地區(qū)的同一條道路，下坡路段的值比上坡路段大；3．對(duì)于兩個(gè)駕駛員以低于公路設(shè)計(jì)車(chē)速的不同速度行駛時(shí)，值大致一樣；4．駕駛員超過(guò)設(shè)計(jì)車(chē)速駕駛，值會(huì)很大，而且速度越快的駕駛員其值越大；5．交通量增加，值增大；6．由于停車(chē)、公共汽車(chē)靠站、橫向交通、過(guò)街行人等產(chǎn)生的交通擁擠程度增大，值增加；7．與行駛時(shí)間和停車(chē)時(shí)間相比，值相對(duì)而言是交通擁擠更好的度量指標(biāo)；8．的高值出現(xiàn)表明有潛在的危險(xiǎn)情況。至于高值和低值，目前一般認(rèn)為： ， 。當(dāng)值為高值時(shí)，乘車(chē)舒適性很差。車(chē)輛速度的擺動(dòng)直接關(guān)系到乘車(chē)舒適性，因此值可以作為乘車(chē)舒適性的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是，目前還沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行充分的研究，只是有一些定性的結(jié)論，還需進(jìn)一步的探討。第五節(jié) 小結(jié)本章重點(diǎn)討論了跟馳理論的主要內(nèi)容，介紹了跟馳模型的建模過(guò)程。首先從線性跟馳模型開(kāi)始，說(shuō)明了建模思想和方法。然后分析了線性跟馳模型的兩類穩(wěn)定性：局部穩(wěn)定性和漸進(jìn)穩(wěn)定性。第三節(jié)結(jié)合穩(wěn)態(tài)流的特性，對(duì)線性跟馳模型進(jìn)行修正和擴(kuò)充，得到了一系列的非線性跟馳模型，并分析了各種模型適用的交通流狀況。第三節(jié)還分析了更一般化的跟馳模型的形式，給出了跟馳模型的主要框架，并作了進(jìn)一步的討論，同時(shí)也介紹了跟馳理論存在的不足和今后的主要研究方向，展望了跟馳理論的研究前景。最后簡(jiǎn)要介紹了加速度干擾問(wèn)題，給出了一些研究成果，至于加速度干擾的應(yīng)用還有待于進(jìn)一步的研究。毫無(wú)疑問(wèn)，跟馳理論將隨著交通科學(xué)研究的逐步深入而不斷發(fā)展。跟馳理論具有十分重要的意義，主要表現(xiàn)在：第一，對(duì)駕駛員的駕駛過(guò)程建立了數(shù)學(xué)模型，這為理解駕駛員的實(shí)際操作提供良好的基礎(chǔ)和思路；第二，根據(jù)線性跟馳模型分析車(chē)隊(duì)局部穩(wěn)定性和漸進(jìn)穩(wěn)定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，這其中包含行車(chē)安全、交通狀況以及相關(guān)交通流動(dòng)態(tài)特性的因素；第三，結(jié)合道路通行能力的估計(jì)，對(duì)單車(chē)道交通流穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了描述；第四，跟馳理論的深入研究將推動(dòng)車(chē)輛智能化和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展?？傊?，跟馳理論的研究，無(wú)疑將會(huì)促進(jìn)交通工程學(xué)者對(duì)交通流理論及其相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行更深入地研究。19
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