袁 偉，付 銳,2，馬 勇，郭應(yīng)時(shí)，杜春臣

(1.長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，西安 710064； 2.長(zhǎng)安大學(xué)，汽車運(yùn)輸安全保障技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064)

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2015120

基于高速實(shí)車駕駛數(shù)據(jù)的駕駛?cè)烁嚹Ｐ脱芯?

袁 偉1，付 銳1,2，馬 勇1，郭應(yīng)時(shí)1，杜春臣1

(1.長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，西安 710064； 2.長(zhǎng)安大學(xué)，汽車運(yùn)輸安全保障技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064)

通過實(shí)車試驗(yàn)采集駕駛?cè)嗽诟咚俟返母嚁?shù)據(jù)，分析了跟車過程中加速、穩(wěn)速和減速階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)，探討了穩(wěn)速跟車階段駕駛?cè)说钠谕囬g距與跟車速度之間的關(guān)系，建立期望間距跟車模型，并與自適應(yīng)巡航控制(ACC)系統(tǒng)所用的安全距離模型進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：加速和減速階段，駕駛?cè)说姆磻?yīng)并非對(duì)稱，加速階段的車輛狀態(tài)變化更頻繁；在穩(wěn)速跟車階段，駕駛?cè)说钠谕囬g距隨車速的升高而增加；與安全距離模型相比，所建立的期望間距跟車模型更符合駕駛?cè)烁嚵?xí)慣。

交通安全；跟車；穩(wěn)速階段；期望跟車間距；反應(yīng)時(shí)間；駕駛?cè)?/p>

前言

跟車行為是汽車駕駛過程中最常見且最重要的行為之一，駕駛?cè)说母囆袨榕c交通安全密切相關(guān)。研究人員對(duì)跟車過程的研究已達(dá)半個(gè)多世紀(jì)，建立了很多側(cè)重于交通流理論、控制算法或駕駛?cè)诵睦?、生理等方面的跟車模型。文獻(xiàn)[1]中對(duì)GM模型、安全間距模型(又稱避撞模型，簡(jiǎn)稱CA模型)、線性模型、反應(yīng)點(diǎn)模型和模糊邏輯模型等典型跟車模型進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比和評(píng)述。文獻(xiàn)[2]中詳細(xì)介紹了各種基本跟車模型(包括最優(yōu)速度模型、全速差模型、Newell跟車模型)和基于駕駛策略的跟車模型(如Gipps模型與智能駕駛?cè)四Ｐ虸DM)，并探討了IDM與自適應(yīng)巡航控制(ACC)系統(tǒng)的關(guān)系及其在ACC系統(tǒng)中的應(yīng)用?？偟膩碇v，跟車模型是對(duì)駕駛?cè)烁囆袨榈囊环N理論描述，能夠反映前車狀態(tài)變化引起自車參數(shù)變化的過程。從這種反應(yīng)機(jī)理上講，現(xiàn)有的跟車模型主要包括基于保持安全制動(dòng)間距的跟車模型和基于刺激-反應(yīng)機(jī)理的跟車模型。其中基于保持安全制動(dòng)間距的CA模型通過牛頓運(yùn)動(dòng)定律，結(jié)合車輛制動(dòng)性能和駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間等計(jì)算出特定理論安全跟車距離[3]；基于刺激-反應(yīng)機(jī)理的GM模型[4]以前后車之間的相對(duì)速度作為刺激標(biāo)準(zhǔn)，以自車加減速度表示反應(yīng)情況，并引入靈敏度作為調(diào)整系數(shù)，研究跟車過程中各參數(shù)之間的相互關(guān)系。

跟車行為非常復(fù)雜，很難將其視為單一狀態(tài)進(jìn)行分析。為了更好地解釋跟車行為，文獻(xiàn)[5]～文獻(xiàn)[7]中將其劃分為加速階段、穩(wěn)速跟車階段和減速階段。然而大部分跟車模型只側(cè)重于穩(wěn)速跟車階段的研究，而對(duì)加速和減速階段跟車特性的分析不足，且對(duì)跟車階段的劃分也不夠清晰。由于國(guó)內(nèi)研究多借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，因而缺少對(duì)于中國(guó)駕駛?cè)诉m用性的驗(yàn)證。此外，駕駛?cè)嗽诜€(wěn)速跟車時(shí)，跟車間距并非恒定不變，而是在期望距離附近波動(dòng)。文獻(xiàn)[8]中在跟車行為研究的基礎(chǔ)上，提出了基于期望間距的跟車模型。期望間距能形象地反映后車跟車行為，但現(xiàn)有的期望間距模型，其跟車數(shù)據(jù)多在車速較低的范圍內(nèi)獲取，或是在特定路段下專門采集，缺乏在真實(shí)路況下的數(shù)據(jù)作為建模依據(jù)，因此在ACC系統(tǒng)應(yīng)用方面存在很多問題。

本文以駕駛?cè)嗽诟咚俟返鸟{駛數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從中篩選出跟車數(shù)據(jù)，分析加速、穩(wěn)速和減速等階段的跟車行為特性和穩(wěn)速跟車狀態(tài)下期望跟車間距隨車速、車距之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立逼真的期望間距跟車模型，為ACC系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)道路

選取兩段高速公路作為試驗(yàn)路段，其中路段1為G25高速公路青山入口到長(zhǎng)興出口，全長(zhǎng)40.5km，雙向4車道，中等交通量，限速110km/h。路段2為G40高速公路香王入口到藍(lán)田東出口，全長(zhǎng)57.4km，同樣為雙向4車道，中等交通量，限速100km/h。

1.2 被試駕駛?cè)?/p>

共選取39名男性駕駛?cè)诉M(jìn)行試驗(yàn)，年齡為25～50歲，平均年齡為40.9歲，標(biāo)準(zhǔn)差為6.01歲；駕齡為4～30年，平均駕齡為16.7年，標(biāo)準(zhǔn)差為7.2年。被試駕駛?cè)嘶拘畔⒁姳?。

表1 被試駕駛?cè)诵畔⒈?/p>

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)車輛為大眾途安牌自動(dòng)擋多功能轎車，并安裝數(shù)據(jù)采集儀器：兩套分別安裝在試驗(yàn)車前端和后部的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，測(cè)量本車與目標(biāo)車之間的距離和相對(duì)速度等數(shù)據(jù)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用多路工業(yè)攝像機(jī)對(duì)駕駛?cè)说牟僮餍袨楹蛙囕v周圍交通環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供完整的試驗(yàn)過程回放；加速踏板行程傳感器實(shí)時(shí)采集加速踏板行程數(shù)據(jù)。

1.4 試驗(yàn)過程

在試驗(yàn)過程中，為保證駕駛行為的真實(shí)與可靠性，被試駕駛?cè)瞬慌宕魅魏蝺x器設(shè)備。試驗(yàn)開始前告知被試駕駛?cè)嗽囼?yàn)線路，讓其按照日常駕駛習(xí)慣自由駕駛。數(shù)據(jù)全程自動(dòng)采集，即記錄從駕駛?cè)似饎?dòng)車輛到最終完成試驗(yàn)整個(gè)過程的數(shù)據(jù)。

2 跟車數(shù)據(jù)篩選

從駕駛?cè)私嵌瓤紤]可將跟車行為分為兩種：穩(wěn)速跟車和非穩(wěn)速跟車。穩(wěn)速跟車行為指駕駛?cè)烁S前車行駛，沒有換道意圖，這種穩(wěn)速跟車行為通常持續(xù)10s以上。非穩(wěn)速跟車行為指駕駛?cè)嗽谟幸鈸Q道或超車過程中與前車之間保持較小距離的跟車行為，這種情況通常持續(xù)時(shí)間很短，且兩車之間的距離較近，一般為駕駛?cè)藶橥瓿善渌僮鞯倪^渡階段。本文主要研究穩(wěn)速跟車行為。

首先通過觀看駕駛?cè)诵熊囈曨l，挑選出跟車持續(xù)時(shí)間大于10s的穩(wěn)速跟車行為時(shí)段；然后剔除車輛行駛緩慢、堵車或者前車換道、本車換道、有車輛突然駛?cè)氡拒嚺c前車之間，或者前車超出雷達(dá)監(jiān)測(cè)范圍等情況時(shí)的數(shù)據(jù)。依據(jù)上述原則，從所有數(shù)據(jù)中初步挑選出樣本323組，約14 139s，跟車距離在10～200m之間，并以10m為間隔，對(duì)各個(gè)區(qū)間的樣本數(shù)和前后車速之間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(圖1)。

穩(wěn)速跟車時(shí)，前后車速之間應(yīng)該有較強(qiáng)的相關(guān)性。由圖1可見，在跟車間距140m處，前后車速相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)極小值點(diǎn)，此后的樣本較少；同時(shí)若按試驗(yàn)路段限速100km/h計(jì)算時(shí)，車距大于140m之后，車頭時(shí)距將超過5.04s。因此認(rèn)為當(dāng)車距大于140m則不屬于穩(wěn)速跟車行為。此外，小于20m時(shí)跟車距離太近，而且樣本較少，也不視為穩(wěn)速跟車行為。為保證跟車數(shù)據(jù)的有效性，最終選取車距在20～140m的數(shù)據(jù)作為有效跟車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 駕駛?cè)烁囂匦?/h2>

已有跟車行為的研究往往側(cè)重于穩(wěn)速跟車階段，而忽略了加速和減速階段。要準(zhǔn)確分析跟車過程中前后車各參數(shù)之間的關(guān)系，即自車對(duì)前車刺激做出的響應(yīng)，則有必要詳細(xì)分析各階段的跟車特性。

3.1 跟車階段劃分

跟車開始階段，駕駛?cè)瞬粩嗉铀俳咏败嚕?dāng)與前車距離即將達(dá)到期望間距時(shí)，駕駛?cè)瞬粩嗾{(diào)整狀態(tài)，直至達(dá)到穩(wěn)定。本文以此作為劃分狀態(tài)的方法。已有研究表明，穩(wěn)速跟車階段的相對(duì)速度(即前車速度vL減自車速度vF)維持在-2～2m/s之間。選取100組完整的跟車樣本，分別統(tǒng)計(jì)相對(duì)速度在-2～-1m/s和1～2m/s之間的頻率，其分布如圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可見，在相對(duì)速度±1.5m/s附近自車速度波動(dòng)最大，因此，本文選取-1.5～1.5m/s作為穩(wěn)速跟車階段的相對(duì)速度區(qū)間。

綜合以上對(duì)穩(wěn)速跟車行為3個(gè)階段的理論分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以相對(duì)速度±1.5m/s作為加速、穩(wěn)速和減速3個(gè)階段的分界點(diǎn)，穩(wěn)速跟車階段(相對(duì)速度-1.5～1.5m/s)占據(jù)整個(gè)跟車過程的大部分時(shí)間，在該階段駕駛?cè)藢⒏囬g距維持在期望跟車間距范圍內(nèi)。

3.2 跟車行為分析

3.2.1 穩(wěn)速跟車階段

由跟車?yán)碚摽芍?，在穩(wěn)速跟車階段，前后車之間的相對(duì)位置關(guān)系并非一成不變，而是處于一種振蕩過程，即自車駕駛?cè)嗽谛》秶鷥?nèi)調(diào)整車輛，使其維持在期望間距附近[9]。圖4為兩段跟車過程中跟車間距隨相對(duì)速度的變化關(guān)系。

從圖4可以清晰地看出，在跟車過程中，穩(wěn)速跟車階段(相對(duì)速度在-1.5～1.5m/s的階段)占據(jù)大部分時(shí)間。此外，穩(wěn)速跟車過程中相對(duì)速度和跟車間距并不恒定，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，如圖4所示呈螺旋狀。其中，示例2是比較完整的一段跟車過程：駕駛?cè)嗽谟懈囈鈭D時(shí)，不斷接近前車，達(dá)到其期望間距時(shí)維持與前車車速平衡；當(dāng)前車加速，且駕駛?cè)瞬辉儆懈囈鈭D時(shí)，兩車間距迅速增加，跟車過程結(jié)束。

通過對(duì)穩(wěn)速跟車階段數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到不同車速下駕駛?cè)说钠谕囬g距，見表2。

表2 不同車速下的期望間距值

對(duì)上述跟車間距進(jìn)行曲線擬合發(fā)現(xiàn)，用三次多項(xiàng)式對(duì)期望跟車間距均值與車速進(jìn)行擬合時(shí)，其擬合優(yōu)度最佳。將期望間距的最大值、最小值也進(jìn)行曲線擬合。選取最佳的三次多項(xiàng)式擬合函數(shù)，如圖5所示。

此外，在穩(wěn)速跟車階段，加速踏板行程均值維持在30%左右，隨著車速的增加呈微小增加趨勢(shì)。駕駛?cè)烁鶕?jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不斷對(duì)跟車間距進(jìn)行判斷，因此，加速踏板行程也處于不斷調(diào)整狀態(tài)，與車速相關(guān)性較小，分布相對(duì)均勻。

3.2.2 加減速階段

在加速(減速)階段，自車快速靠近(遠(yuǎn)離)前車，兩車間距逐漸縮小(變大)，相對(duì)速度逐漸減小(變大)。圖6為兩段跟車過程中跟車間距與相對(duì)速度的變化關(guān)系。

從圖6可以大致看出，加速階段和減速階段并不對(duì)稱，加速階段持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，間接驗(yàn)證了文獻(xiàn)[10]和文獻(xiàn)[11]中的結(jié)論。另外，在跟車間距即將達(dá)到駕駛?cè)说钠谕g距時(shí)，駕駛?cè)藢⑦M(jìn)行多次加速/減速以調(diào)整與前車的相對(duì)速度，從而使自車與前車達(dá)到一種大致的穩(wěn)速間距，即進(jìn)入穩(wěn)定跟車階段。

3.3 加速度特性分析

通過上述跟車過程的研究，分析自車加速度的變化規(guī)律。

3.3.1 反應(yīng)時(shí)間

滯后性是跟車行為的特點(diǎn)之一，即自車駕駛?cè)烁兄败嚑顟B(tài)的變化需要一定的反應(yīng)時(shí)間。要討論加速度的變化規(guī)律，首先要分析反應(yīng)時(shí)間。參照文獻(xiàn)[6]的方法，本文采用分析自車(后車)與前車速度峰值在時(shí)間序列上的差值，來計(jì)算駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中選取樣本83個(gè)，其中加速狀態(tài)43個(gè)，減速狀態(tài)40個(gè)。分別對(duì)加速狀態(tài)和減速狀態(tài)的反應(yīng)時(shí)間做頻率統(tǒng)計(jì)分析，在剔除異常樣本(加速狀態(tài)3個(gè)，減速狀態(tài)2個(gè))后，其頻率統(tǒng)計(jì)如圖7和圖8所示。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：加速狀態(tài)下駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間均值為2.06s，低于均值的駕駛?cè)思s占70%；減速狀態(tài)下反應(yīng)時(shí)間均值為1.81s，低于均值的駕駛?cè)思s占66%；減速狀態(tài)的反應(yīng)時(shí)間小于加速狀態(tài)。

分析原因，筆者認(rèn)為：在高速駕駛時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)前車加速后，出于限速和安全駕駛考慮，自車駕駛?cè)艘话悴⒉粫?huì)立即隨之加速，而是先確定自車當(dāng)前車速，然后再根據(jù)具體情況做出是否加速(和多大加速度)跟車的判斷，因而表現(xiàn)為速度峰值滯后時(shí)間較長(zhǎng)；而當(dāng)發(fā)現(xiàn)前車減速時(shí)，出于安全考慮，自車駕駛?cè)艘话銜?huì)立即隨之減速(無須判斷自車速度)，因而表現(xiàn)為速度峰值滯后時(shí)間較短。但是，本文中得出的駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間整體仍高于已有結(jié)論(一般為1s左右)，這一方面是由于駕駛?cè)似谕囬g距在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，如果未超出其期望間距閾值，則駕駛?cè)艘话悴粫?huì)進(jìn)行加速或減速操作(表現(xiàn)為前車速度變化而自車速度未變)，從而使反應(yīng)時(shí)間計(jì)算值偏長(zhǎng)；另一方面也可能與駕駛?cè)嗽诟咚俟凡僮鞲?jǐn)慎有關(guān)[12-13]。

3.3.2 加速度

由前文可知，穩(wěn)速跟車過程也包含了加速行駛和減速行駛，并且這兩種狀態(tài)下駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間也不同，但二者相差不大，為方便計(jì)算將反應(yīng)時(shí)間統(tǒng)一設(shè)為T。

首先，從穩(wěn)速跟車數(shù)據(jù)中挑選加速狀態(tài)和減速狀態(tài)樣本，對(duì)樣本中自車車速按照每0.1s的間隔計(jì)算加速度；然后，根據(jù)駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間(取T=1.8s)，分別篩選出反應(yīng)操作之前對(duì)應(yīng)的車速、與前車的相對(duì)速度、跟車間距。分析發(fā)現(xiàn)，前車加減速時(shí)，自車加速度與自車駕駛?cè)朔磻?yīng)操作前一時(shí)刻的兩車相對(duì)速度顯著相關(guān)(圖9)。而與跟車間距無顯著相關(guān)性。因此，本文不對(duì)跟車間距這種刺激特性作分析。

4 模型建立與驗(yàn)證

通過對(duì)跟車行為的分析，揭示了駕駛?cè)嗽诟囘^程中的行為特性，本文中以此為依據(jù)，建立如下符合實(shí)際的跟車模型。

期望跟車間距均值：

D均值=0.0004vF3-0.1143vF2+10.19vF-263.3

(1)

最大跟車間距：

Dmax=0.001vF3-0.2584vF2+22.5vF-577.2

(2)

最小跟車間距：

Dmin=0.0003vF3-0.0582vF2+4.738vF-108.2

(3)

自車加速度隨前車速度的變化規(guī)律：

a(t+T)=0.5084v′(t)+0.0643

(4)

式中：vF為自車速度；T為駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間，取1.8s；v′(t)為相對(duì)速度，v′(t)=vL-vF，vL為前車速度，m/s。

本文雖然以實(shí)際道路跟車數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了跟車模型，但模型能否準(zhǔn)確描述高速公路跟車行為，是否優(yōu)于已有的跟車模型，則需要驗(yàn)證。筆者選用PreScan軟件作為場(chǎng)景仿真平臺(tái)，建立高速公路場(chǎng)景，車輛行駛控制用Matlab/Simulink模塊實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，以現(xiàn)階段大部分ACC系統(tǒng)采用的馬自達(dá)安全距離模型作為對(duì)比。馬自達(dá)安全距離模型的表達(dá)式為

(5)

式中：aF為自車制動(dòng)減速度，6m/s2；aL為前車制動(dòng)減速度，8m/s2；t1為車輛減速時(shí)間，0.1s；t2為系統(tǒng)延遲時(shí)間，0.6s；d0為車輛停止后車頭間距，5m。

具體仿真內(nèi)容如下：在三車道高速公路上，試驗(yàn)車在中間車道以期望車速100km/h行駛，當(dāng)試驗(yàn)車正前方有車輛時(shí)，如果距離小于期望(安全)距離范圍，試驗(yàn)車減速；如果距離超出該范圍，以期望車速100km/h行駛；如果在該范圍內(nèi)，保持穩(wěn)速跟隨前車行駛。當(dāng)前方?jīng)]有車輛時(shí)，以期望車速100km/h行駛。此外，該場(chǎng)景也包含了試驗(yàn)車前方有車輛駛?cè)牒婉偝龅惹闆r，與實(shí)際高速公路情況比較接近，從而可以客觀地比較期望間距和安全距離兩種跟車模型。仿真場(chǎng)景如圖10所示。

按照上述建立的場(chǎng)景與控制，以0.05s為步長(zhǎng)進(jìn)行仿真，安全距離跟車模型與期望間距跟車模型的仿真結(jié)果分別如圖11和圖12所示。

由圖11和圖12可見，與安全距離模型相比本文中提出的期望間距模型的跟車間距較小，而變動(dòng)幅度較大。應(yīng)用于ACC系統(tǒng)的安全距離模型，在應(yīng)用方面不太符合駕駛?cè)瞬僮髁?xí)慣，且跟車過程中制動(dòng)報(bào)警過早。而本文提出的期望間距模型在保證具有較好“人性化”的同時(shí)，確保了跟車行駛安全性。

圖12中，期望間距模型仿真得到的跟車距離曲線最低點(diǎn)小于最小期望間距，主要是沒有優(yōu)化控制策略，對(duì)于跟車間距的變化反應(yīng)不夠靈敏。此外，對(duì)比圖11和圖12可見，期望間距模型仿真曲線沒有安全距離模型仿真曲線變化平滑、穩(wěn)定，這主要是由于仿真控制策略的選擇不當(dāng)對(duì)于自車加速踏板行程的完整模擬比較困難，在以后研究中有待提高。

兩種跟車模型自車加速度對(duì)比結(jié)果見圖13。

通過圖13的加速度對(duì)比得知，期望間距模型得到的自車較大的減速和加速時(shí)刻明顯滯后于安全距離模型，這主要是因?yàn)槠谕g距模型保持的跟車距離小，并且期望間距模型先以較小的減速度減速，在車間距接近臨界值時(shí)，才開始以較大減速度減速。從整個(gè)仿真過程看出，期望間距模型的加減速次數(shù)明顯少于安全距離模型。此外，從仿真動(dòng)畫中可以清晰地看出，采用安全距離模型，在與前車距離還較遠(yuǎn)時(shí)，自車就開始制動(dòng)，而期望間距模型只是松開加速踏板進(jìn)行減速，并沒有立即制動(dòng)，這更符合駕駛?cè)说牧?xí)慣。

5 結(jié)論

本文中重點(diǎn)研究了高速公路實(shí)車試驗(yàn)過程中駕駛?cè)说母囂匦?，結(jié)合國(guó)外對(duì)跟車過程的劃分標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)分析跟車過程各階段的參數(shù)特性，并在此基礎(chǔ)上建立了基于期望間距的跟車模型，通過和ACC系統(tǒng)應(yīng)用的安全距離模型作對(duì)比，體現(xiàn)出期望間距模型存在一定的優(yōu)越性。主要研究結(jié)論如下：

(1) 穩(wěn)速跟車階段是一種動(dòng)態(tài)的平衡過程，跟車間距呈現(xiàn)螺旋狀變化，在動(dòng)態(tài)中保持駕駛?cè)说钠谕囬g距，且在高速跟車行駛時(shí)，期望間距的值小于安全跟車距離；

(2) 加減速階段并非對(duì)稱，加速階段持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，在加速階段和穩(wěn)速階段相鄰處，車輛狀態(tài)變化更頻繁，目的是達(dá)到期望的跟車間距，在減速階段，兩車間距逐漸變大；

(3) 跟車行為作為一種刺激-反應(yīng)模型，駕駛?cè)藢?duì)前車的響應(yīng)有一定的反應(yīng)時(shí)間，減速過程要比加速過程反應(yīng)快，自車對(duì)前車的響應(yīng)(加速度)呈現(xiàn)明顯的線性變化規(guī)律；

(4) 對(duì)跟車過程的研究結(jié)論進(jìn)行綜合考慮，建立高速公路期望間距跟車模型并對(duì)模型進(jìn)行仿真，結(jié)果表明：與ACC系統(tǒng)使用的安全距離模型相比，期望間距模型與駕駛?cè)说鸟{駛習(xí)慣更為接近，能夠?yàn)锳CC系統(tǒng)智能化的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，由于試驗(yàn)中穩(wěn)定跟車階段的跟車間距變化不大，在較短的距離變化范圍內(nèi)，加速度不能呈現(xiàn)明顯的變化，因此自車加速度與跟車距離是否確無相關(guān)性，有待通過更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證分析。

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A Study on Driver’s Vehicle-following Model Based on High Speed Real Driving Data

Yuan Wei1, Fu Rui1,2, Ma Yong1, Guo Yingshi1& Du Chunchen1

1.SchoolofAutomobile,Chang’anUniversity,Xi’an710064;2.KeyLaboratoryofAutomotiveTransportationSafetyTechnology,MinistryofTransport,Chang’anUniversity,Xi’an710064

The vehicle-following data of drivers are collected on expressway by real vehicle test, and the criteria for classifying the acceleration, deceleration an stable speed phases are analyzed. The relationship between driver’s desired inter-vehicle distance and vehicle-following speed in stable-speed phase is explored, and a vehicle-following model based on desired inter-vehicle distance is established and compared with safe distance model used in adaptive cruise control system. The results indicates that in acceleration and deceleration phases, driver’s response is not symmetrical, and the vehicle state changes more frequently in acceleration phase; while in stable-speed phase, the driver’s desired inter-vehicle distance increases with vehicle speed. It is shown that the presented vehicle-following model based on desired inter-vehicle distance is more in accordance with drivers’ driving habits.

traffic safety; vehicle-following; stable-speed phase; desired inter-vehicle distance; reaction time; driver

*教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(IRT1286)、國(guó)家自然科學(xué)基金(61374196和61473046)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(CHD2012TD006)資助。

原稿收到日期為2013年10月14日，修改稿收到日期為2013年12月31日。