[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能交通信息领域，具体涉及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。 

背景技术

随着ITS(智能交通系统)、计算机、通信等技术的迅猛发展，在不少国家和地区，能够实时地提供道路交通状况信息的车载交通信息诱导系统(简称车载动态信息系统)已经从早期的实验室探索、示范工程应用，逐渐转向实用化阶段。车载动态信息系统能够以文字和地图等形式显示道路交通状况(如拥挤、事故、不利气候、施工、行程时间、延误等)，还能给出最优路径指示以实现导行目的。这里所述的车载动态信息系统，是在交通信息采集、处理和发布技术较完备的背景下的新技术，与传统车载导航系统概念不同。传统车载导航系统的最优路线指示根据正常交通状况生成，不考虑或很少考虑实时的路况变化情况，给出的最优路线指示本质上是静态信息。国内，动态车载信息系统相关研究起步较晚，但近年来在借鉴发达国家研究成果基础上，研发车载动态信息系统的硬件技术已具备，一些城市已初步应用(或正在规划)实例系统。随着我国许多城市的高速道路(市郊/城际高速公路、市内快速路)形成复杂网络结构，城市居民旅游出行需求日益旺盛，交通信息采集与处理技术不断完善，车载动态信息系统应用于高速道路出行将是必然趋势。 

在上述背景下，研究驾驶员在动态车载交通信息影响下的动态响应行为成为了学术界ITS研究的热点，相关文献报道已经不少。这里所述的动态响 应行为是指路径选择、中途换道等个体决策行为，不涉及微观车辆驾驶行为。研究成果能够为驾驶员行为分析、车载动态信息系统的设计、运行管理、效益评价等提供基础数据和科学依据。目前主流研究方法是：应用计算机模拟技术，针对假象的(或存在的)车载动态信息系统的技术特点，对车载动态信息系统进行模拟设计，开发车载动态信息系统模拟器(计算机模拟程序)，通过模拟器人机界面将驾驶员置于虚拟出行情境中，采集驾驶员响应行为数据。显然，模拟器为驾驶员营造的虚拟出行情境是否足够逼真，将影响所采集的行为数据的质量和可靠性。 

经过对现有技术的文献检索发现，以往研究设计的车载动态信息系统模拟程序，限于当时理论和技术水平，没有能够运用交通流模型来生成虚拟出行情境，驾驶员在虚拟出行中经历的路网交通状况(车速、拥堵、事故等)一般是预设的或者符合一定随机变化规律的。简言之，以往的车载动态信息系统模拟设计方法都不是交通流模型驱动的。这样做的不足主要有：(1)模拟器不能很好地复现现实世界中交通拥挤时车流停停走走(stop and go)、冲击波(shock wave)、拥挤传播(congestion propagation)等重要的交通流动态非线性特征；(2)模拟的交通状况很难反映交通流在路网中的动态演化规律；(3)驾驶员出行途中所经历的交通状况不够逼真、不够符合实际；(4)很难保证驾驶员的决策行为与经历的交通状态真正融合在一起。 

随着交通流建模技术日渐成熟，探索基于交通流模型的车载动态信息系统模拟设计方法，克服以往技术不足，将是一个具有前景的方向。 

发明内容

本发明是针对现有车载动态信息系统模拟设计方法的不足问题，提出了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，用于获取驾驶员在提供动态车载信息条件下的动态响应行为数据，确保收集的行为数据更符合驾驶员实际行为，为科研人员探索车载信息与驾驶员行为之间的动态复杂关系提供基础数据，为车载动态信息系统的优化设计、评价等提供科学依据。

本发明的技术方案为：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：