跟馳理論,是運用動力學方法,研究在這種狀態(tài)車隊的行駛特性。

定義

跟馳理論是運用動力學方法,探究在無法超車的單一車道上車輛列隊行駛時,后車跟隨前車的行駛狀態(tài),并且借助數(shù)學模式表達并加以分析闡明的一種理論。跟馳模型就是基于這種理論通過仿真,從而得到的數(shù)學模型,分為線性跟馳模型和非線性跟馳模型。

車輛跟馳特性

在道路上,當交通流的密度很大時,車輛間距較小,車隊中任一輛車的車速都受前車速度的制約,駕駛員只能按前車提供的信息采用相應的車速,我們稱這種狀態(tài)為非自由運行狀態(tài)。跟馳理論就是研究在這種狀態(tài)車隊的行駛特性。跟馳理論所研究的非自由運行狀態(tài)行駛車隊的三大特性:

(1)制約性

在車隊中,由于駕駛員總不愿意落后,而是緊隨前車前進,這就是“緊隨要求”。同時后車的車速不能長時間大于前車,只能在前車車速附近擺動,以避免碰撞,這就是“車速條件”。此為,為了保證安全行車條件,又要保持兩車之間有足夠的距離,以滿足駕駛員做出反應,并采取制動措施,這是“間距條件”。

緊隨要求、車速條件、間距條件構(gòu)成了一隊汽車的跟馳形式的制約性。即前車速度制約著后車速度和兩車距離。

(2)延遲性(也稱滯后性)

由制約性可知,前車改變運行狀態(tài),后車也要改變。但前后車改變狀態(tài)不是同步的,后車要滯后于前車。因為駕駛員要對前車運行狀態(tài)的改變要有反應過程,就需要反應時間。假設(shè)反應時間為

T

,納悶前車在

t

時刻的動作,后車要在

(t+T)

時刻才能做出相應的動作,這就是延遲性。

延遲性又包括四個階段:

感覺階段———前車運行狀態(tài)的改變被察覺;

認識階段———對這一改變加以認識;

判斷階段———對本車將要采取的措施作出判斷;

執(zhí)行階段———由大腦到手腳的操縱動作。

(3)傳遞性

由制約性可知,第1輛車的運行狀態(tài)制約著第2輛車,第2輛車的運行狀態(tài)又制約著第3輛車,……,第

n

輛制約著第

n+1

輛。一旦第一輛車改變運行狀態(tài),他的效應將會一輛接一輛的傳遞下去,直到最后一輛。這就是傳遞性。這種傳遞性由于具有延遲性,所以信息沿車隊向后傳遞不是平滑連續(xù)而是像脈沖一樣間斷連續(xù)的。