车辆跟驰的随机优化速度模型及其稳定性分析

来源：交通运输系统工程与信息杂志2021年第6期北京时间：

作者：刘中华, 舒思朝, 吴子强, 吴新烨

单位：厦门大学，建筑与土木工程学院，福建 厦门 361005

摘要：传统优化速度模型(OV)中把驾驶员的灵敏度系数设定为相同的常数值，而在真实驾驶情况下，驾驶员的灵敏度系数会在跟驰过程中发生随机性变化。为描述这个交通流的随机行为，将驾驶员的灵敏度系数模型化为高斯白噪声过程，建立随机优化速度模型(Stochastic OptimalVelocity，SOV)。然后，运用随机动力学稳定性分析中的矩稳定性理论分析SOV模型的稳定性，得到一阶和二阶矩稳定性条件的解析解，解析式表明：SOV模型的稳定域由灵敏度系数的均值和噪声强度，以及车头间距共同决定。最后，应用蒙特卡洛法进行数值模拟，模拟结果验证了矩稳定性条件的有效性。与确定性OV模型进行数值模拟对比，结果表明：SOV模型中灵敏度系数的噪声强度会增加交通系统产生拥堵的可能性，在扰动传播过程中的影响体现在扰动演化的波动振幅上。

关键词：交通工程,随机跟驰模型,矩稳定性分析,灵敏度系数,高斯白噪声过程,随机性

基金资助：国家自然科学基金；厦门市交通基础设施智能管养工程技术研究中心开放基金