鉴于以往研究在利用实际数据挖掘跟驰行为复杂性及多因素构建精准模型方面的不足，以真实的车辆轨迹数据作为研究基础，主要介绍了跟驰数据筛选与降噪方法及跟驰特性分析、基于车头间距与前车速度影响的跟驰模型构建、基于跟驰临界车头间距阈值约束的跟驰模型构建、基于驾驶人碰撞敏感性量化指标的跟驰模型构建、基于长短期记忆神经网络的混合驱动跟驰模型构建。通过对实测数据、仿真实验以及模型对比分析，对所构建模型的有效性与可靠性进行了全面论证，旨在为交通工程领域提供更符合实际交通状况的跟驰行为描述工具，以提升交通安全与效率。
本书详细描述了跟驰数据的处理方法、模型构建过程以及仿真实验的设计与分析，以期为从事交通流理论研究的高等院校本科生、研究生和交通工程技术人员提供了理论参考和实践指导。

第1章 绪论 001
1.1交通流理论概述002
1.2跟驰行为研究进展005
1.2.1跟驰理论发展简介005
1.2.2优化速度跟驰模型研究进展009
1.2.3数据驱动跟驰模型研究进展017
1.3跟驰行为研究方法022

第2章 跟驰数据降噪处理与特性分析 024
2.1基础数据来源025
2.2跟驰数据筛选与降噪方法029
2.2.1跟驰数据筛选029
2.2.2跟驰数据降噪032
2.3跟驰行为关键参数的统计特征041
2.3.1关键参数总体分布特征041
2.3.2不同车道的分布特征042
2.3.3不同跟驰时长的分布特征044
2.4跟驰行为关键因素识别与分析046
2.4.1皮尔逊相关系数046
2.4.2最大互信息系数048
2.4.3灰色关联分析050
本章小结054

第3章 车头间距和前车速度对跟驰行为影响分析 056
3.1两类经典的优化速度函数057
3.1.1双曲正切型优化速度函数057
3.1.2对数型优化速度函数057
3.1.3传统优化速度函数存在的问题058
3.2车头间距与前车速度影响的改进优化速度函数058
3.2.1改进优化速度函数构建058
3.2.2改进函数参数标定060
3.2.3性能验证与对比分析061
3.3考虑车头间距与前车速度影响的跟驰模型建立064
3.3.1跟驰模型的提出064
3.3.2跟驰模型参数标定065
3.4跟驰模型的应用分析067
3.4.1速度和加速度分布067
3.4.2速度和加速度误差分析068
3.4.3油耗和排放影响分析070
本章小结074

第4章 临界车头间距阈值约束对跟驰行为影响分析 075
4.1跟驰临界约束函数的提出076
4.1.1跟驰临界车头间距阈值分析076
4.1.2跟驰临界约束函数078
4.2考虑跟驰临界阈值约束的跟驰模型建立080
4.3跟驰临界阈值约束对跟驰行为的影响081
4.3.1交叉口车辆启动仿真081
4.3.2交叉口车辆停车仿真082
4.3.3意外事件下仿真验证084
4.4跟驰临界阈值约束对油耗与排放的影响085
本章小结087

第5章 驾驶人碰撞敏感性对跟驰行为的影响分析 089
5.1驾驶人碰撞敏感性分析090
5.1.1车辆碰撞临界时间的定义090
5.1.2驾驶人碰撞敏感性的量化指标091
5.2考虑驾驶人碰撞敏感性的跟驰模型建立092
5.3模型稳定点的稳定性解析方法与求解093
5.3.1线性稳定性基本理论093
5.3.2模型稳定点的稳定性解析解094
5.4碰撞敏感性对跟驰行为的影响097
5.4.1启动延迟时间和波速097
5.4.2车辆停车过程仿真100
5.4.3交通波的演化机制101
5.4.4车队安全状态评估104
本章小结108

第6章 基于机器学习方法的跟驰行为建模分析 110
6.1跟驰瞬时速度预测方法选择111
6.1.1跟驰瞬时速度预测方法111
6.1.2实验设计与误差指标116
6.1.3最佳瞬时速度预测方法的确定118
6.2考虑LSTM神经网络驱动的跟驰模型建立123
6.2.1问题的提出123
6.2.2跟驰模型的建立123
6.3模型参数设置与训练127
6.3.1模型参数设置127
6.3.2模型训练127
6.4仿真实验与结果分析129
6.4.1模型的稳定性能分析129
6.4.2模型的预测性能分析132
6.4.3模型的安全性能分析134
本章小结136

参考文献 137

近年来，随着交通数据采集技术的飞速发展，基于实测车辆轨迹数据的跟驰行为研究逐渐成为热点。然而，现有研究在数据预处理的精细化以及多因素耦合跟驰模型的构建方面仍存在不足，未能充分挖掘跟驰行为的复杂动态特性。本书聚焦于跟驰行为的动态特性分析与建模优化，旨在通过实测数据挖掘和多因素耦合建模，为交通流理论的发展提供新的视角和方法。基于跟驰数据的降噪处理、关键参数统计特性分析以及多因素影响下的跟驰模型构建，对于深入理解跟驰行为的内在机制、提升交通流模型的预测精度以及优化交通管控策略具有重要的科学意义和应用价值。
本书共分为6章，首先系统介绍了交通流理论的发展历程，回顾了跟驰行为研究的进展，分析了现有研究的不足。然后，聚焦跟驰数据的预处理，提出了数据筛选与降噪方法，并分析了跟驰行为关键参数的统计特征和相关性。其次，分别探讨了车头间距、前车速度以及跟驰临界车头间距阈值对跟驰行为的影响，提出了改进的跟驰模型，并通过仿真实验验证了模型的有效性。再次，从驾驶人碰撞敏感性角度出发，构建了考虑驾驶人特性的跟驰模型，并分析了其对跟驰行为的影响机制。最后，基于机器学习方法，提出了混合驱动的跟驰模型，综合考虑了驾驶人记忆效应和车辆信息互通效应，并从稳定性能、预测性能和安全性能等方面对模型进行了全面评估。
本书详细描述了跟驰数据的处理方法、模型构建过程以及仿真实验的设计与分析，为从事交通流理论研究的科研人员和交通工程技术人员提供了理论参考和实践指导。本书内容基于作者多年的研究成果撰写而成，部分成果已在国内外重要期刊公开发表。在研究过程中，作者得到了长安大学张生瑞教授和周备教授的悉心指导和课题组成员的大力支持，谨向他们致以衷心的感谢。
限于作者的能力和水平，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

编者
2025年3月