考虑多车的OVDM交通流跟驰模型稳定性建模方法

摘要

本发明公开了一种考虑多车的OVDM交通流跟驰模型稳定性建模方法，用于解决现有的OVDM微观交通流跟驰模型对ITS环境适应性差的技术问题。技术方案是在OVDM微观交通流跟驰模型的基础上，通过建立新的交通模型，得到交通拥堵问题和系统稳定性的关系，采用局部稳定性角度从微观上判定交通是否会出现拥堵或其他异常现象。为交通控制、决策提供基本依据，可以在ITS环境中直接应用处理交通拥堵问题。

主权项

1.一种考虑多车的OVDM交通流跟驰模型稳定性建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、建立微观交通流模型$\frac{d^2{x}_j\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2}=a[V(\Delta x_j\left(t\right),\Delta x_{j+1}\left(t\right),···,\Delta x_{j+n-1}\left(t\right))-\frac{{\mathrm{dx}}_j\left(t\right)}{\mathrm{dt}}]+\lambda \frac{\mathrm{d\Delta }{x}_j\left(t\right)}{\mathrm{dt}}$$+\gamma [V(\Delta x_{j+1}\left(t\right),\Delta x_{j+2}\left(t\right),···,\Delta x_{j+n}\left(t\right))-V(\Delta x_j\left(t\right),\Delta x_{j+1}\left(t\right),···,\Delta x_{j+n-1}\left(t\right))]$式中，x_j(t)是时刻t第j辆车所在位置，是时刻t第j辆车的速度，Δx_j(t)是连续的两辆车之间的车头间距，V(·)是优化速度函数，a是驾驶员的敏感系数，λ是相对速度差的反应参数，γ是优化速度差的反应参数；步骤二、若给定优化速度函数$V(\Delta x_j\left(t\right),\Delta x_{j+1}\left(t\right),···,\Delta x_{j+n-1}\left(t\right))=\frac{v_{\max }}{2}[\tanh (\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l\Delta x_{j+l}\left(t\right)-h_c)+\tanh \left(h_c\right)]$式中，v_max为最大速度，h_c为安全间距；α_l满足以下条件（1）α_l随l递增而递减，即α_l<α_l-1；（2）当n=1时，α_l=1；令l≠n-1；l=n-1；为方便行文，记$V(\Delta x_j\left(t\right),\Delta x_{j+1}\left(t\right),···,\Delta x_{j+n-1}\left(t\right))\equiv V\left(\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l{\mathrm{\Delta x}}_{j+l}\left(t\right)\right);$步骤三、将上式改写为$\frac{d^2\Delta x_j\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2}=a[V\left(\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l\Delta x_{j+l}\left(t\right)\right)-\frac{\mathrm{d\Delta }{x}_j\left(t\right)}{\mathrm{dt}}]+\lambda [\frac{d{\mathrm{\Delta x}}_{j+1}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}-\frac{\mathrm{d\Delta }{x}_j\left(t\right)}{\mathrm{dt}}]$$+\gamma [V\left(\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l\Delta x_{j+l+2}\left(t\right)\right)-2V\left(\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l\Delta x_{j+l+1}\left(t\right)\right)+V\left(\underset{l=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\alpha }_l\Delta x_{j+l}\left(t\right)\right)]$式中，Δx_j(t)为状态变量；根据所建立的微观交通流模型，画出(Δx，a)的二维相平面图，根据线性稳定性条件以及扭结-反扭结波的结果，分别得到共存曲线及中性稳定曲线，将二维相平面分成稳定区域、亚稳定区域及不稳定区域；求出临界点(h_c，a_c)；在不同的参数、状态、输入条件下做相平面及临界点；当状态变量Δx趋于h_c时，说明交通流趋于稳定；当状态变量Δx在h_c附近来回波动时，说明交通流处于不稳定状态。