[发明专利]面向行为研究的车载动态交通信息诱导系统模拟设计方法

权利要求书

1.一种面向行为研究的车载动态交通信息诱导系统模拟设计方法，包括如 下步骤：

1)利用计算机作为界面，运用面向对象的编程技术，采用宏观动态网络交 通流建模方法，建立高速道路网宏观动态交通流仿真模型：路网由节点和有 向路段组成，节点为存在出、入口匝道或道路属性发生变化的位置；路段是 车道数和坡度相同的一段高速公路；路段分为若干等长小段，路段m分为N_m个长度为Δ_m的小段，小段车道数记为λ_m，路段m的第i小段在k时刻的交 通状态用密度、速度和流量表示，分别记作ρ_m，i(k)、v_m，i(k)和q_m，i(k)，高速道 路网宏观动态交通流仿真模型由路段模型、节点模型、起点排队模型三部分 组成，相应的数学公式如下：

A：路段模型：

ρ_m，i，j(k+1)＝ρ_m，i，j(k)+(T/λ_mΔ_m)[γ_m，i-1，j(k)q_m，i-1(k)-γ_m，i，j(k)q_m，i(k)]

q_m，i(k)＝ρ_m，i(k)v_m，i(k)λ_m

v_m，i(k+1)＝F(V_E(ρ_m，i(k))，v_m，i(k)，v_m，i-1(k)，ρ_m，i+1(k))

公式中，ρ_m，i，j(k)表示ρ_m，i(k)中终点为j的分密度；T为模型取样周期； γ_m，i，j＝ρ_m，i，j/ρ_m，j，称为交通组成比例；函数F()是动态速度-密度方程，表示 小段速度与上下游小段交通状态有关，V_E()为稳态速度-密度关系，F()和 V_E()为经验性公式，结合实测高速路数据建立；

B：节点模型：

Qn,j(k)=Σμ∈Inqμ,Nμ(k)γμ,Nμ,j(k)]]>∀(n,j)]]>

qm,0(k)=Σj∈Jmβn,jm(k)Qn,j(k)]]>∀m∈On]]>

γm,0,j(k)=βn,jmQn,j(k)/qm,0(k)]]>∀m∈On,∀j∈Jm]]>

公式中，I_n为流入节点n的路段集合，Q_n为从节点n流出的路段集合；J_m为 经路段m能够到达的终点集合；Q_n，j(k)为从节点出发驶往终点j的流量；为Q_n，j(k)中选择路段m的流量所占比例，称作分流比例；q_m，0(k)为路段m入口 处流量，γ_m，0，j(k)为q_m，0(k)中流向终点j的比例；

C：起点排队模型：

w_o，j(k+1)＝w_o，j(k)+T[θ_o，j(k)d_o(k)-γ_o，j(k)q_o(k)]

qo(k)=min{do(k)+wo(k)T,]]>Qo·λo·min{1,ρjam-ρs,1(k)ρjam-ρcr,s}}]]>

以上公式中，w_o，j为起点o处排队车辆数w_o中终点为j的数量；d_o是入口需 求；θ_o，j是OD比例；q_o是入口流量；γ_o，j是车流组成比例；Q_o为入口通行能 力，λ_o为入口车道数，ρ_jam是阻塞密度；ρ_s，1为入口下游紧邻路段s的第一小 段的密度，ρ_cr，s是路段s的临界密度；

高速道路网宏观动态交通流仿真模型仿真任意时刻路网中任意位置的速度、 密度、流量、起点处排队车辆数，根据输出结果，可以计算路径行程时间、 网络总旅行时间常见的交通指标，驾驶员的车辆一旦进入高速道路网，车辆 就根据网络流模型计算的速度自动向前行进；

2)在高速道路网宏观动态交通流仿真模型基础上，建立交通流运行状况生 成模块、驾驶员驾车任务模块、动态路网交通状态及导行信息生成模块、基 本出行信息生成模块、其他辅助信息生成模块，功能模块在车载动态信息系 统人机界面上对应功能视窗，主要的功能视窗及其驱动模块如下：

A、车流运行状况视窗：

视窗中车流由运动的小方格组成，驾驶员的车辆用黑色闪烁小方格表示；小 方格数量根据小段密度确定，小方格越多表示越拥堵；驾驶员用键盘操作所 驾驶的车辆，避免与周围其他车辆相撞；该视窗由交通流运行状况生成模块 和驾驶员驾车任务模块驱动；

B、动态路网交通状态视窗：

视窗中高速道路网分割为若干信息单元段，信息单元段与小段之间建立映射 关系，其显示状态根据交通拥挤程度分为若干个等级，并且视窗将最优路径 指示提供给驾驶员；该视窗由动态路网交通状态及导行信息生成模块驱动；

C、基本出行信息视窗：

视窗显示的信息包括：出发时间、当前时间、已行驶距离、路网地图、车辆 方位信息；路网地图根据驾驶员需要有开启或关闭两种状态，该视窗由基本 出行信息生成模块驱动；

D、其他辅助信息视窗：

视窗提供视觉和听觉信息，所述视觉和听觉信息包括标示速度的汽车仪表 盘、车辆发动机声音、可变信息标志信息，该视窗由其他辅助信息生成模块 驱动；

3)、运用软件工程、人因工程与图形学学科知识，以步骤1)中的网络流模 型和步骤2)各功能模块为主要程序模块，开发车载动态信息系统计算机模 拟程序，对动态车载信息影响下的驾驶员动态响应行为进行模拟。