[发明专利]基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法

权利要求书

1.一种基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、建立信号交叉口施工区交通流模型；

步骤二、对信号交叉口施工区进行数据采集；

步骤三、搭建仿真平台对真实施工区交通流进行仿真；

步骤四、利用步骤二采集的数据对信号交叉口施工区交通流模型参数进行标定；

步骤五、利用步骤二采集的数据和仿真结果对信号交叉口施工区交通流模型进行验证。

2.根据权利要求1所述的基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法，其特征在于：步骤一所述信号交叉口施工区交通流模型为：

头车所受合力为：

跟驰车辆所受合力：

其中：

(1)前向自驱动力按如下公式计算：

式中，为头车j对应的最大加速度(m/s²)；分别为头车j的期望速度和实际速度(m/s)；τ_j为头车j的适应时间(s)；表示头车j的期望运动方向；

(2)前车跟驰力按如下公式计算：

式中，a_max为保证车辆安全通过道路施工区的最大加速度；d_s为行驶过程中前后车的安全距离；d_ij代表车辆之间的实际距离；为车辆i指向车辆j的标准矢量；v_s为车辆安全跟驰速度；

(3)间隙力按如下公式计算得到：

式中，为存在可插间隙时吸引力的作用强度；g_c为可插间隙；d为目标车与可插间隙的纵向距离；d_w为车身宽；△d为车顺利通过的安全间距；d_l为车辆的车身长度；车头中点指向可插间隙的中点；

(4)边侧车排斥力按如下公式计算得到：

式中，为边侧车排斥力的作用强度；d_ji为i车到j车的边侧距离；B_j为第j辆车的社会排斥力作用范围；表示与j车车身边界方向垂直并指向i车的标准矢量；

(5)边界排斥力按如下公式计算得到：

式中，为边界力的作用强度；d_ib为i车到边界的距离(m)；B_i为边界力作用范围；表示与边界垂直并指向i车的标准矢量；

(6)异向车摩擦力按如下公式计算得到：

式中，为摩擦强度系数，为常数；L是车辆i、j的车身长度之和；是车辆i、的中心水平距，是车辆i、j的垂直距离；是车辆i、j的切向相对速度；是指切向方向。

3.根据权利要求2所述的基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法，其特征在于：头车j的期望运动方向按如下公式计算得到：

式中，和分别表示t时刻头车j的实际位置坐标和期望位置坐标。

4.根据权利要求2所述的基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法，其特征在于：车辆安全跟驰速度v_s按如下公式计算得到：

式中，v_j为前方车辆j的车速，v_i为后方车辆i的车速，d_s为行驶过程中前后车之间的安全距离；b_i是后方车辆i的最大减速度；b_j是前方车辆j的最大减速度；δ_i是后方车辆i的最快反应时间。

5.根据权利要求1所述的基于社会力的交叉口横跨式施工区交通流模型建立方法，其特征在于：步骤三所述的仿真流程包括：

(1)定义全局变量并对存储数据的矩阵进行初始化；

(2)绘制交叉口施工区的背景平面图，作为系统运行的初始界面；

(3)仿真系统开始运行，仿真过程以仿真步长为单位向前推进；

(4)统计仿真时间并判断仿真是否完成：若否，则对车辆数量、位置、速度等信息进行更新，然后在矩阵中剔除出界车辆的信息，并在下一仿真开始前对仿真时间进行统计；若是，则仿真结束，输出仿真结果并存储。