部分自动化交通中级联驾驶员干预行为建模：一种半马尔可夫链方法
动力系统
2025-05-09 v1 最优化与控制
摘要
本文提出了一个分析建模框架，用于描述包含级联驾驶员干预行为的部分自动化交通。在此框架中，部分自动驾驶车辆的驾驶员可以在锁定约束下灵活切换驾驶模式（AV 或 HDV）。通过使切换概率依赖于前车，捕捉了级联影响，突显了前车对模式选择的影响以及模式变化在交通流中潜在传播的可能性。由于该系统的复杂性，传统的基于马尔可夫的方法已不适用。为此，本文引入了一种创新的带锁定约束的半马尔可夫链框架，非常适合对系统动力学进行建模。该框架将系统重构为一个非线性模型，其解可以通过控制理论中的数值方法（如龙格-库塔算法）进行有效逼近。此外，该系统被证明是一个分段仿射双线性系统，并通过布劳威尔不动点定理和一维不确定性多面体定理证明了其解的存在性以及局部和全局稳定性。数值实验证实了这些理论发现，确认了级联影响的存在，并阐明了建模参数对交通吞吐量的影响，从而加深了我们对系统特性的理解。
引用
@article{arxiv.2505.03922,
title = {Modeling Cascading Driver Interventions in Partially Automated Traffic: A Semi-Markov Chain Approach},
author = {Zihao Li and Fan Pu and Soyoung Ahn and Yang Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.03922},
year = {2025}
}