交通系统是一典型人参与下的、开放的、复杂动态巨系统,具有高度的非线性和不确定性。其复杂性现已引起各个学科领域学者的重视,其中以人的因素最为复杂,然现人-车-路系统中却以人的因素研究为最少、简化为最重。车辆跟驰模型属于交通流微观理论范畴,目前主要侧重于车辆微观粒子间相互作用规律的研究,尚未见将人的有限理性定量用于车辆跟驰行为建模中。本项目拟通过深入研究驾驶员认知行为过程、特性及显著性影响因素,建立表征驾驶员有限理性的定量模型和度量指标、形成有限理性驾驶行为决策影响主因子;进而提出考虑驾驶员有限理性的车辆跟驰行为动力学模型,并对其进行扰动稳定性分析;最后,建立基于有限理性的车辆跟驰行为模拟系统,以验证模型的效果。该研究对于车辆主动安全研究、交通失稳机理阐释、透析交通流本质具有重要的促进作用;为丰富现代交通流理论开拓新的途径;同时在学术上填补研究领域的空白,给予其他复杂人机系统研究以新的启发。
bounded rationality;car-following behavior;stability;dynamic model;microscopic traffic flow
交通系统是一个典型的在人参与下的、开放的、复杂动态巨系统,具有高度的非线性和不确定性。其复杂性现已引起各个学科领域学者的重视,亟需交通科学的发展才能有效指导问题的根本解决。车辆跟驰模型属于交通流微观理论范畴,目前主要侧重于车辆微观粒子间相互作用规律的研究,未见将驾驶员有限理性定量用于跟驰行为的研究。本项目采用以系统思想为指导,定性与定量结合的原则,从理论研究、驾驶模拟试验、计算机仿真辅助验证等三个方面展开了相关的研究。通过深入研究驾驶员认知行为过程、特征及显著性影响因素,建立了表征驾驶员有限理性的定量模型、度量指标和基于有限理性的驾驶员信息处理模型,形成了基于有限理性的驾驶行为决策影响主因子;在深入研究驾驶员认知活动规律的基础上,提出基于有限理性的车辆跟驰行为动力学模型,并对其进行运动稳定性分析。该研究弥补了现有跟驰行为研究中驾驶人因素考虑的不足,开拓了驾驶行为研究的新方向。具体研究内容如下(1)开展了基于有限理性的跟驰行为基础理论研究,包括驾驶员多源信息处理方式、驾驶员认知行为的过程与特性以及驾驶员有限理性建模等,形成基于有限理性的跟驰行为模型结构框架体系。(2)通过车辆跟驰行为的过程及影响因素分析,形成基于有限理性的驾驶行为影响主因子,开展了基于有限理性的车辆跟驰行为动力学建模研究。(3)采用运动系统稳定性概念与判别原理,分析基于有限理性的车辆跟驰行为动力学模型稳定性,开展了基于扰动稳定性分析的自发性交通拥堵机理研究(4)通过实际调查、驾驶模拟、计算机数值仿真等实验手段对基于有限理性的车辆跟驰行为模拟算法的有效性进行了验证,并对模型的参数进行了标定。该研究对车辆主动安全研究、交通失稳机理阐释、了解交通流本质具有重要的促进作用,为发展现代交通流理论研究开拓新的途径;同时在学术上填补领域研究的空白,给予其他复杂人机环境系统研究以新的启发。