第39卷第1期2009年1月东南大学学报(自然科学版)JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Vol139No11Jan.2009基于跟驰理论的车速离散度定义及特性王昊王炜陆建李杰(东南大学交通规划与管理江苏省重点实验室,南京210096)摘要:基于车辆跟驰理论提出了能够反映交通流动态特性的车速离散度平均速差(ASD)的定义.应用统计学方法和交通流理论分析了新定义平均速差ASD与传统定义车速标准差SD之间的关系,发现自由流状态下车速离散度ASD的均值约为SD均值的1113倍,拥挤状态下车速离散度ASD值小于SD值,并用实测交通流数据验证了理论分析结果.车速离散度与交通流密度相关关系的回归分析结果表明,与传统车速离散度定义SD相比,新定义ASD与交通流密度之间的负相关性更为显著.关键词:交通工程;车速离散度;平均速差;车速标准差中图分类号:U4911112文献标识码:A文章编号:1001-0505(2009)0120161205Car2followingtheorybasedspeeddispersiondefinitionandrelatedpropertiesWangHaoWangWeiLuJianLiJie(JiangsuProvincialKeyLaboratoryofTransportationPlanningandManagement,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:AnewdefinitionofspeeddispersionASD(averagespeeddifference)isproposedbasedoncar2followingtheory.TherelationsbetweenthenewdefinitionASDandthetraditionaldefinitionSD(standarddeviation)arestudiedbythemethodsofstatisticsandtrafficflowtheory.ItisfoundthattheaverageASDisabout1113timesasmuchastheaverageSDinfree2flowstate,andtheASDissmallerthantheSDincongestedstate,whichareverifiedbyempiricaldataofDutchfreewaytraf2fic.TheresultsofregressionanalysisbetweenspeeddispersionandtrafficdensityindicatethatthecorrelationcoefficientbetweenASDandtrafficdensityismuchhigherthanthatbetweenSDandtraf2ficdensity.Keywords:trafficengineering;speeddispersion;averagespeeddifference;standarddeviationofspeeds收稿日期:2008209228.作者简介:王昊(1980—),男,博士,讲师,haowang@seu.edu.cn.基金项目:国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2007BAK35B02)、国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2006CB705501).引文格式:王昊,王炜,陆建,等.基于跟驰理论的车速离散度定义及特性[J].东南大学学报:自然科学版,2009,39(1):161-165.车速离散性作为非稳态交通流的重要特征近年来受到越来越多的关注.车速离散性相关的研究工作主要集中于交通流理论研究以及道路交通安全研究这两大领域.文献[1]在交通流气体动力论模型中引入车速方差描述局部交通流的车速离散性.文献[2]在拟合交通流基本图函数关系时采用车速标准差作为分类标准筛选稳态交通流数据.文献[3]研究了北京城市快速路交通流车速方差与通行能力的相关关系.文献[4]研究了车速方差与交通事故率之间的关系.文献[5]研究了我国高速公路车速标准差与事故率之间的关系.迄今为止,大部分研究工作中车速离散性主要采用车速标准差(SD)进行描述.车速标准差能够直观地反映交通流的车速离散程度,然而其对交通流动态特性的描述略显不足.为此本文基于车辆跟驰理论,提出一种新的车速离散度定义:平均速差(averagespeeddifference,ASD).讨论了平均速差与车速标准差之间的关系,比较了这2种不同定义的车速离散度与交通流密度之间的相关关系.1ASD定义从适应交通流理论研究与实际应用的角度考虑,合理的车速离散度的定义应满足以下几点要求:①具有明确的统计学或物理意义;②表达简洁,便于描述;③便于实际观测;④能够反映交通流的特征.传统车速离散度定义车速标准差能直观地反映出统计间隔内个体车速的离散状况,然而标准差定义的离散度无法反映出空间位置上车辆速度差异关系.车辆跟驰理论表明,跟随车辆与目标车辆之间的车速差是影响交通流动态特性的主要因素之一,跟驰模型的一般形式可写成¨xn=fsti(vn,Δxn,Δvn)(1)式中,¨xn为第n辆车当前加速度;vn为第n辆车当前速度;Δxn为当前车辆与目标车辆的间距;Δvn为当前跟随车辆与目标车辆的速度差;函数fsti(·)用于描述刺激机制.基于车辆的跟驰理论,本文提出平均速差...
