2.交通故障強度與影子車輛狀態(tài)關系建模
[0056] 交通故障強度與影子車輛狀態(tài)關系建模主要實現(xiàn)了將交通故障強度轉(zhuǎn)化為影子 車輛的狀態(tài)，從而借用影子車輛的生成和消亡來刻畫故障的產(chǎn)生和清除。如圖2所示，將交 通故障強度映射為影子車輛的數(shù)目、位置、生命周期以及速度四項。各項與交通故障強度的 關系分別為：
[0057] 1)影子車輛的數(shù)目M由交通故障的空間強度α決定。設α和M之間的映射關系 為Φ i，本發(fā)明中令影子車輛數(shù)目為交通故障涉及到的里程值和最小安全車間距的比值，即
[0058]
[0059] 其中，L表示交通最小安全車距，實際操作中，L 一般取值為5m。L」表示向下取 整。
[0060] 影子車輛位置指的是上述M輛影子車輛中每輛車的具體位置信息。影子車輛位置 同樣由交通故障的空間強度決定。本發(fā)明中，我們根據(jù)故障的空間強度，在所有故障發(fā)生的 車道上從故障占據(jù)起點里程至終點里程之間以最小安全車距L為間隔均勻放置影子車輛。 需要指出的是，若當前間隔內(nèi)已有車輛，則將該車輛標識為帶標記的影子車輛并計入影子 車輛總數(shù)目中。此處帶標記的意義僅用來做后續(xù)將該影子車輛恢復為非影子車輛的標記。
[0061] 2)影子車輛的生命周期指的是車輛運動模擬中影子車輛參與或被干預的時長，也 可理解為交通故障對影子車輛狀態(tài)影響的持續(xù)時長，由交通故障時間強度β決定。令影子 車輛生命周期為τ，β和τ之間的映射關系為φ2。本發(fā)明中認為影子車輛的生命周期等 于當前交通故障的時間強度值，即
[0062] τ = φ 2 (β ) = β (5)
[0063] 3)影子車輛的速度指的是上述影子車輛在生命周期內(nèi)的運行速度，由交通故障的 狀態(tài)強度γ決定。令交通故障的狀態(tài)強度和車輛速度之間的映射關系為Φ3，則
[0064] V= Φ 3 (γ) = Vj free* γ j (6)
[0065] 其中，v表示當前車輛速度，j表示當前影子車輛所在的車道編號，，即 影子車輛位于事故車道上，v] f_表示編號為j的車道上在交通暢行時的通行速度，γ ,表 示該車道上的交通狀態(tài)強度。
[0066] 3.基于影子車輛的車輛運動模擬
[0067] 基于影子車輛的車輛運動模擬實現(xiàn)了將影子車輛的運動和現(xiàn)有的車輛運動模擬 模型模擬的車輛運動相結合，使得影子車輛參與到整個路網(wǎng)內(nèi)車輛運動模擬中。具體實現(xiàn) 方法如下：
[0068] 車輛運動模擬中，若有交通故障產(chǎn)生，根據(jù)步驟1和2生成影子車輛的數(shù)目、位置、 生命周期和速度。每個仿真步長內(nèi)對包括非影子車輛和影子車輛的所有車輛速度、位置等 狀態(tài)進行更新。根據(jù)不同的精度需求仿真步長可以選取不同的值，用于三維虛擬交通仿真 中時為了保證更好的可視化效果一般取值為40ms。各類車輛狀態(tài)的更新方法如下：
[0069] 1)非影子車輛根據(jù)當前選用的車輛運動模擬模型，通常為跟車模型，計算得出的 速度，將該值和仿真步長相乘得出單個步長內(nèi)的行駛距離，從而對非影子車輛位置進行更 新；
[0070] 2)位于生命周期內(nèi)的影子車輛根據(jù)交通故障強度與影子車輛狀態(tài)關系建模過程 中對影子車輛的速度、位置進行更新；
[0071] 3)生命周期結束的影子車輛：
[0072] a)若為帶標記的影子車輛，則將該影子車輛變?yōu)榉怯白榆囕v繼續(xù)根據(jù)1)進行位 置狀態(tài)更新；
[0073] b)若為不帶標記的影子車輛，則刪除該影子車輛，影子車輛個數(shù)隨之減少。
[0074] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種車輛運動模擬中交通故障的建模方法，其特征在于，其步驟如下：1. 交通故障強度建模：采用空間強度、時間強度和狀態(tài)強度來刻畫交通故障屬性，將 交通故障屬性轉(zhuǎn)化為可以度量的值來刻畫；2. 交通故障強度與影子車輛狀態(tài)關系建模：將交通故障強度轉(zhuǎn)化為影子車輛的數(shù)目、 位置、生命周期和速度，從而借用影子車輛的生成和消亡來刻畫故障的產(chǎn)生和清除；3. 基于影子車輛的車輛運動模擬：將影子車輛的運動和現(xiàn)有車輛運動模擬模型模擬 的車輛運動相結合，使得影子車輛參與到整個路網(wǎng)內(nèi)車輛運動模擬中。2. 根據(jù)權利要求1所述的車輛運動模擬中交通故障的建模方法，其特征在于，所述空 間強度、時間強度和狀態(tài)強度的建模方法是： 1) 空間強度由交通故障涉及到的路網(wǎng)車道數(shù)目以及所涉及車道上占據(jù)的里程范圍決 定，空間強度a為：其中，n表示交通故障涉及到的路網(wǎng)內(nèi)車道總數(shù)目，N1表示第i條故障車道的車道編 號，0〈 =i〈 =n;氣表示編號為N1的車道上的交通故障空間強度；分別表 示交通故障在第N1條車道上占據(jù)的區(qū)域起點、終點里程值； 2) 時間強度由交通故障的持續(xù)時長決定，時間強度P為： 0 =yT(2) 其中，T表示交通故障持續(xù)的時長，y表示故障結束后交通恢復時長的參數(shù)，為不小于 1的常數(shù)； 3) 狀態(tài)強度由交通故障發(fā)生前后道路通行能力的比值決定；由于同一交通故障會對 不同車道造成不同的影響，一起交通故障的狀態(tài)強度定義為該交通故障涉及的所有車道 隊，0〈 =i〈 =n上狀態(tài)強度的并集，則狀態(tài)強度y為：其中，八表示編號為N1的車道上的交通故障狀態(tài)強度，表示事故發(fā)生后車道N1 上的通行速度，表示交通暢行時車道隊上的通行速度。3. 根據(jù)權利要求2所述的車輛運動模擬中交通故障的建模方法，其特征在于，所述影 子車輛的數(shù)目、位置、生命周期和速度與交通故障強度的關系分別為： 1) 影子車輛的數(shù)目M由交通故障的空間強度a決定，令影子車輛數(shù)目M為交通故障占 據(jù)的里程值和最小安全車間距的比值：其中，為空間強度a和影子車輛的數(shù)目M之間的映射關系，L表示交通最小安全車 距，LJ表示向下取整； 2) 影子車輛位置指的是M輛影子車輛中每輛車的具體位置信息，由交通故障的空間強 度決定：在所有故障發(fā)生的車道Ni, 0〈 =i〈 =n上從交通故障占據(jù)區(qū)域的起點里程\___ 至終點里程以^?之間以最小安全車距L為間隔均勻放置影子車輛；若當前間隔內(nèi)已有車 輛，則將該車輛標識為帶標記的影子車輛并計入影子車輛總數(shù)目中； 3) 影子車輛的生命周期指的是車輛運動模擬中影子車輛參與或被干預的時長，由交通 故障時間強度P決定：令影子車輛生命周期T和交通故障時間強度0之間的映射關系為 ，通常影子車輛的生命周期T等于當前交通故障時間強度0值： I= (J)2(P) = 0 (5) 4) 影子車輛的速度V指的是影子車輛在生命周期T內(nèi)的運行速度，由交通故障的狀態(tài) 強度Y決定；令交通故障的狀態(tài)強度和車輛速度之間的映射關系為巾3，則 V= 3 ( T ) = V Lfree* y j (6) 其中，j表示當前影子車輛所在的車道編號，，即影子車輛位于事故車道上； '」_表示交通暢行時，在編號為j的車道上交通通行速度，y表示該車道上的交通狀態(tài)強 度。4. 根據(jù)權利要求3所述的車輛運動模擬中交通故障的建模方法，其特征在于，所述車 輛運動模擬中對非影子車輛和影子車輛的狀態(tài)進行更新的方法如下： 1) 非影子車輛根據(jù)當前選用的車輛運動模擬為跟車模型，計算得出的速度進行位置狀 態(tài)更新； 2) 位于生命周期內(nèi)的影子車輛根據(jù)V= (J)3(Y) = V]>*Y,進行速度、位置更新； 3) 生命周期結束的影子車輛： a) 若為帶標記的影子車輛，則將該影子車輛變?yōu)榉怯白榆囕v繼續(xù)進行位置狀態(tài)更新； b) 若為不帶標記的影子車輛，則刪除該影子車輛，影子車輛個數(shù)隨之減少。5. 根據(jù)權利要求3所述的車輛運動模擬中交通故障的建模方法，其特征在于，所述交 通最小安全車距L的取值為5m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛運動模擬中交通故障統(tǒng)一建模方法，其步驟包括：交通故障強度建模對各種交通故障狀態(tài)以及時空演化過程的統(tǒng)一刻畫，并將交通故障轉(zhuǎn)化為可以量化的參數(shù)表示；交通故障強度與影子車輛狀態(tài)關系建模將交通故障強度轉(zhuǎn)化為影子車輛的狀態(tài)；基于影子車輛的車輛運動模擬將影子車輛的運動和整個路網(wǎng)內(nèi)車輛運動相結合，使得影子車輛參與到整個路網(wǎng)內(nèi)車輛運動模擬中。本發(fā)明將對交通故障的刻畫轉(zhuǎn)化為對影子車輛狀態(tài)的刻畫，使得任何形式的交通故障都可以統(tǒng)一、方便的建模；將影子車輛的運動和整個路網(wǎng)內(nèi)車輛的運動相結合，通過修改影子車輛的各種屬性來編輯各種交通故障，提高了模擬過程中的交互性。
【IPC分類】G06F17/50, G08G1/00
【公開號】CN105046943
【申請?zhí)枴緾N201510321298
【發(fā)明人】王 華, 趙進超, 朱付保, 關宏波, 張靜, 郭曉娟, 岳艷
【申請人】鄭州輕工業(yè)學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月12日