[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

摘要

本发明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，建立高速道路网宏观交通流仿真模型、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等程序模块，驱动以计算机界面为载体的虚拟出行情境。能使驾驶员经历逼真的交通流状态，确保采集的驾驶员行为数据更可靠，车载信息系统模拟程序的开发成本低、模拟试验简便且易操作、试验场地不受限制、试验过程快速、试验成本较低等特点，能为交通信息环境下驾驶员行为分析、车载动态交通信息系统的优化设计、运营、评价等提供基础数据。

主权项

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；路段是属性，如车道数、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)，网络流模型由路段模型、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_mv_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，j(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，O_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；β_n，j^m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；网络流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)在网络流模型基础上，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：视窗提供的信息包括：标示速度的汽车仪表盘、车辆发动机声音、可变信息标志(VMS)信息等视觉和听觉信息，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。