V2V条件下的车辆队列跟驰行为建模与仿真实现

作     者：曾华倩 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：安毅生

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：交通流 V2V 跟驰模型 线性稳定性分析 迟滞回环 敏感性分析 

摘      要：近年来车联网技术飞速发展,其中V2V(vehicle-to-vehicle)车-车互联通信技术是一项非常重要且具有重要推广价值的技术。大量文献研究表明:V2V技术可以让车-车之间相互“对话分享车辆位置和运动状态信息,扩展司机“视距范围,V2V技术在预防碰撞事故、提升道路通行效率和降低排放方面具有巨大优势。但是目前关于V2V对车辆跟驰模型稳定性影响的研究并不多见,而现有精确刻画车辆间跟随特性的跟驰模型又很少考虑V2V车-车通信的情况。针对上述问题,论文建立了两种分别以Newell模型和FVD模型为基础改进的V2V条件下的车辆队列跟驰模型,并建立了基于Matlab的软件仿真平台,对V2V技术提高交通流运行安全性和稳定性的机理进行了理论和数值分析。首先,论文对传统跟驰模型进行分析,在Newell模型和FVD模型的基础上引入参数?表征驾驶员在V2V通信设备影响下的提前反应程度,分别建立了改进Newell模型和FVD模型的V2V跟驰模型。并分析驾驶员对V2V车载设备的不同程度的适应情况。其次,对论文提出的两种V2V跟驰模型进行了线性稳定性分析,采用Matlab完成了不同参数?下模型中性稳定条件的计算,并将两种V2V模型与传统跟驰模型的中性稳定条件进行对比,验证了两种V2V跟驰模型的优势。另外完成了两种V2V模型不同参数?下的迟滞回环曲线的绘制,验证了迟滞回环结果与中性稳定条件结果的一致性。同时,还完成了改进FVD模型的V2V跟驰模型参数敏感性的分析,通过仿真发现参数?和T在不同取值条件下,交通流敏感性曲线可直观反应小扰动对V2V模型的影响。并且对不满足线性稳定条件时会出现的非线性密度波进行了分析,发现引入V2V技术后,交通流在小扰动情形下,能够不受干扰影响并保持一定稳定性,尤其是在交通拥堵的状况下作用更为明显。同时通过研究发现本文引入?表征驾驶员提前反应程度后,V2V跟驰模型可以较好地反应V2V技术引入前后交通流的变化。最后,基于构建的Matlab仿真平台,完成了V2V跟驰模型的一系列数值模拟仿真,包括车队加速起步、减速刹车以及意外事件扰动过程对交通跟驰系统的影响,在此三种情形下完成与FVD模型的对比分析。论文研究结果表明:通过V2V技术车辆可实时获取交通流运行状态并针对性地改变车辆自身的运行,可明显提升交通流运行的安全性和稳定性。