基于人工神经网络的车辆跟驰模型研究

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1、摘要跟驰模型从交通流的基本元素——人车单元运动与相互作用的层次上分析交通流微观特性，对交通安全、交通管理、通行能力、服务水平等方面的分析都有着重要的意义。本文以构造能够准确反映我国城市快速道路上实际交通流跟驰特性的车辆跟驰模型为最终目标，对城市快速路上行驶的车辆跟驰行为展开研究。主要进行如下内容的研究：(1)对国内外已有的跟驰模型进行分类总结，对已有模型进行了系统的评价。确定了从“实际应用出发，依靠高新设备采集跟车数据，运用科学的理论方法，结合计算机仿真技术”的技术路线。(2)运用基于车载高精度GPs的跟驰数据采集方法，采集了大量真实反映我国城市快速道路交通条件特性的车辆跟驰数据。通过数据分析

2、和整理，得到大量的城市快速路车辆跟驰交通流数据，为建立基于人工神经网络的车辆跟驰模型的提供的数据支持。(3)通过数理统计的方法，对得到的跟驰数据进行分析得到快速路车辆司机反映时间，为跟驰模型建立提供参数依据。(4)对人工神经网络对于跟驰行为研究的适用性进行论述。根据对跟驰理论的研究，确定神经网络的输入、输出变量，并分别建立基于BP网络和径向基网络的跟驰模型。利用试验所得的跟驰数据，对神经网络模型进行训练与测试。(5)对建立的基于神经网络的跟驰模型和传统动力学模型进行仿真。对模型仿真的效果进行比较，得到对模型的综合性评价。根据模型仿真的效果可以看出，论文所建立的模型为城市快速路交通流理论研究及围

3、观模拟提供了一个高效的、一定程度上能真实表达车辆跟驰特性的模型。关键词跟驰模型；反应时间；人工神经网络独创性声明本人声明所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：嘛孕t砜日期：关于论文使用授权的说明06j．I2本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布

4、论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：盗垒蛆翮签名：塞：唑嗽。{点!兰第1章绪论1．1课题背景随着我国国民经济的持续稳定发展，城市及城市间的社会交往和经济贸易日益频繁，交通需求前所未有的迅速增跃。加之我国人口稠密，交通设施基础薄弱，以及作为发展中国家工业化过程中的机动车高增长率，使交通供不应求的矛盾日益尖锐。为了满足城市交通需求，提高城市连接水平，城市快速路的作用日益突出。我国《城市道路设计规范》中规定：快速路应为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路对向车行道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。快速路上两侧分

5、隔带的断口间距应大于或等于400Ⅲ【1l。作为城市大运量快速交通干道，城市快速路系统多为环路加放射性联络线的结构形式，并配有较完善的交通安全与管理设施。城市快速路系统的修建和完善在缓解城市中心区的交通压力、解决跨区过境交通、承担长距离的汽车交通、联系市区内主要的交通集散地、为城市地面交通需求提供商水平服务等方面发挥着巨大作用。北京、上海、广州等人门密集城市相继修建了各种类型的快速路。从近年来实际的运营效果来看，城市快速路系统的作用是其它类型的道路所不可替代的。随着快速路的作用逐渐突出，同样暴露出很多的问题，影响了其在城市交通中的骨干作用。以北京的快速路为例，由于城市机动车保有量的激增，使城市交

6、通压力巨大，在高峰时段经常出现拥堵现象；车辆行驶速度慢，远低于设计速度；通行能力低，跟国外快速路通行能力相比存在较大的差距{时有交通事故发生，行驶安全性有待提高。图卜l为北京快速路的拥挤情况。圈1．1北京快速路上的拥堵图1．I北京快速路上的拥堵Figurel一l胁伍cjamonB刨ingexpresgway北京工业大学工学硕士学位论文城市交通是一个复杂的、受制变量多、随机因素复杂的庞大系统。交通拥堵是由诸多因素决定的，解决交通问题是一个系统工程。目前，解决交通拥堵的出发点是降低交通负荷(v／c)，主要方法有二：一是在“硬件”方面，加强交通基础设施建设道路，新建道路、立交或对现有的道路网络进行改

7、造，以提高整个路网的容量。但是这种选择是有限的，这需要大量的资金投入，回报周期长，部分地区或城市难以承受，且有可能导致新的交通拥挤。二是在“软件”方面，对交通流进行科学的组织与管控，充分发挥现有交通网络的通行潜力。最大程度上是交通流做到有序流动。特别是在最近几年，ITs技术被赋予很大的期望值来改善道路交通的机动性，即提供一些更智能的方法来提高现有道路系统的通行能力【21。比较而言，后者所需投资较少