一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法及系統。該方法包括：采集仿真車道上各仿真車輛所對應的當前各交通參量值；將當前各交通參量值滿足預設換道規則且確定實施換道的仿真車輛作為目標車輛；利用換道角度計算公式，計算所述目標車輛所對應的換道角度；當目標車輛以對應的換道角度以及當前跟馳速度進行換道時，將目標車輛虛擬化為原始車道上和目標車道上的虛擬車；當垂直車道方向的換道側向累積位移量達到原始車道中心線和目標車道中心線之間的寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，原始車道上虛擬車刪除，以完成目標車輛的跟馳換道。利用本方案，將更符合實際交通行為，可有效指導城市道路規劃設計和通行能力評估。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及仿真
，特別是涉及一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法及系統。
技術介紹
交通流研究已經成為世界各國尤其是廣大發展國家頗具社會價值和經濟價值的研究領域，由于實測交通的困難性和復雜性使得交通的實證研究進展緩慢，而計算機模擬仿真技術為該領域的研究打開了便捷之門。計算機模擬仿真通常將車輛交通作為一個有特定限制規則的多粒子系統來研究交通流的特性。在交通流的模擬仿真中，車輛跟馳換道的研究是一個重要的方向。所謂跟馳換道是指車道上的車輛初始運行狀態為跟馳，即后車根據前車來調整速度并跟隨前車向前行駛，并在滿足某種換道規則的情況下，車道上的車可以從一個車道轉向另一個車道行駛。通過對車輛跟馳換道的準確模擬仿真，可以得到相應的道路交通參量，為城市道路的規劃設計和通行能力評估，提供有效的輔助決策依據。但是現有模擬仿真中的跟馳換道方法所基于的仿真模型將車輛換道作為一個瞬間完成的動作，也就是，車輛一旦滿足某種換道規則立刻從原來車道進入目標車道，對跟馳車輛的影響也從原來車道轉向目標車道。而實際的換道行為則是一個持續一定時間的過程，并且在換道過程中，占據兩車道之間的車輛同時會對兩個車道上的跟馳車輛產生影響。因此，現有技術模擬仿真中的車輛跟馳換道不符合實際的交通行為，不能有效指導城市道路的規劃設計和通行能力評估。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術實施例提供了一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法及系統，技術方案如下—種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法，其中，各仿真車輛在仿真車道上處于跟馳狀態，所述方法包括采集所述仿真車道上各仿真車輛所對應的當前各交通參量值；將當前各交通參量值滿足預設換道規則且確定實施換道的仿真車輛作為目標車輛；利用換道角度計算公式，計算所述目標車輛所對應的換道角度；當目標車輛以對應的換道角度以及當前跟馳速度進行換道時，將所述目標車輛虛擬化為原始車道上和目標車道上的虛擬車；所述虛擬車按照所對應目標車輛當前跟馳速度的平行車道方向速度分量進行行駛；當垂直車道方向的換道側向累積位移量達到原始車道中心線和目標車道中心線之間的寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，原始車道上的虛擬車刪除，以完成目標車輛的跟馳換道；其中，所述交通參量根據換道規則所需的參量確定。相應的，本專利技術實施例還提供一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道系統，包括初始化模塊，用于在仿真車道上設置處于跟馳狀態的各仿真車輛；數據采集模塊，用于采集所述仿真車道上各仿真車輛所對應的當前各交通參量值；目標車輛確定模塊，用于將當前各交通參量值滿足預設換道規則且確定實施換道的仿真車輛作為目標車輛；換道角度確定模塊，用于利用換道角度計算公式，計算所述目標車輛所對應的換道角度；換道執行模塊，用于當目標車輛以對應的換道角度以及當前跟馳速度進行換道時，將所述目標車輛虛擬化為原始車道上和目標車道上的虛擬車；所述虛擬車按照所對應目標車輛當前跟馳速度的平行車道方向速度分量進行行駛；當垂直車道方向的換道側向累積位移量達到原始車道中心線和目標車道中心線之間的寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，原始車道上的虛擬車刪除，以完成目標車輛的跟馳換道；其中，所述交通參量根據換道規則所需的參量確定。本專利技術實施例所提供的技術方案，將交通參量滿足換道規則且確定換道的仿真車輛作為目標車輛，當目標車輛以所計算的換道角度以及當前跟馳速度行駛時，將目標車輛虛擬化為原始車道和目標車道上對應的虛擬車，且在換道側向累積位移量達到一定寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，刪除原始車道的對應的虛擬車，實現目標車輛的跟馳換道。可見，本方案中，將換道過程作為一個持續一定時間的過程，且考慮了目標車輛對原始車道和目標車道上的仿真車輛的影響，因此，相對于現有技術，更加符合實際的交通行為，可有效指導城市道路的規劃設計和通行能力評估。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例所提供的一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法的流程圖；圖2為本專利技術實施例所提供的一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法中的換道示意圖；圖3本專利技術實施例所提供的一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法中的又一換道示意圖；圖4為本專利技術實施例所提供的一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道系統的結構示意圖。具體實施例方式現有模擬仿真中的跟馳換道方法所基于的仿真模型將車輛換道作為一個瞬間完成的動作，也就是，車輛一旦滿足某種換道規則立刻從原來車道換道進入目標車道，對跟馳車輛的影響也從原來車道轉向目標車道。但是實際的換道行為則是一個持續一定時間的過程，并且在換道過程中，占據兩車道之間的車輛同時會對兩個車道上的跟馳車輛產生影響。所以，現有技術中的車輛跟馳換道不符合實際的交通行為，不能有效指導城市道路的規劃設計和通行能力評估。為了解決上述問題，本專利技術實施例提供了一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法及系統。下面首先對本專利技術實施例所提供的一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法進行介紹。一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法，各仿真車輛在仿真車道上處于跟馳狀態，所述方法包括采集所述仿真車道上各仿真車輛所對應的當前各交通參量值；將當前各交通參量值滿足預設換道規則且確定實施換道的仿真車輛作為目標車輛；利用換道角度計算公式，計算所述目標車輛所對應的換道角度；當目標車輛以對應的換道角度以及當前跟馳速度進行換道時，將所述目標車輛虛擬化為原始車道上和目標車道上的虛擬車；所述虛擬車按照所對應目標車輛當前跟馳速度的平行車道方向速度分量進行行駛；當垂直車道方向的換道側向累積位移量達到原始車道中心線和目標車道中心線之間的寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，原始車道上的虛擬車刪除，以完成目標車輛的跟馳換道；其中，所述交通參量根據換道規則所需的參量確定。本專利技術實施例所提供的技術方案，將交通參量滿足換道規則且確定換道的仿真車輛作為目標車輛，以所計算的換道角度以及當前跟馳速度行駛，并將目標車輛虛擬化為原始車道和目標車道上對應的虛擬車，且在換道側向累積位移量達到一定寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為目標車輛，刪除原始車道的虛擬車，實現目標車輛的跟馳換道。可見，本方案中，將換道過程作為一個持續一定時間的過程，且考慮了換道車輛對原始車道和目標車道上的仿真車輛的影響，因此，相對于現有技術，更加符合實際的交通行為，可有效指導城市道路的規劃設計和通行能力評估。下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。下面以仿真車道為雙車道，對本專利技術所提供的方案進行介紹。可以理解的是，本專利技術所提供的方案可以適用于具有其他可進行換道的車道的應用場景。一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法，如圖1、圖2、圖3所示，可以包括S101，采集所述仿真車道上各仿真車輛所對應的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微觀交通仿真中車輛跟馳換道方法，其特征在于，各仿真車輛在仿真車道上處于跟馳狀態，所述方法包括：采集所述仿真車道上各仿真車輛所對應的當前各交通參量值；將當前各交通參量值滿足預設換道規則且確定實施換道的仿真車輛作為目標車輛；利用換道角度計算公式，計算所述目標車輛所對應的換道角度；當目標車輛以對應的換道角度以及當前跟馳速度進行換道時，將所述目標車輛虛擬化為原始車道上和目標車道上的虛擬車；所述虛擬車按照所對應目標車輛當前跟馳速度的平行車道方向速度分量進行行駛；當垂直車道方向的換道側向累積位移量達到原始車道中心線和目標車道中心線之間的寬度時，將目標車道上的虛擬車更換為對應的目標車輛，原始車道上的虛擬車刪除，以完成目標車輛的跟馳換道；其中，所述交通參量根據換道規則所需的參量確定。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋衛國，呂偉，房志明，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：