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原文传递考虑CACC车辆协同驾驶策略的多车道交通流特性研究

论文题名：	考虑CACC车辆协同驾驶策略的多车道交通流特性研究
关键词：	道路交通;多车道交通流特性;协同式自适应巡航控制车辆;协同驾驶策略
摘要：	本文针对自适应巡航控制(ACC)车辆、协同式自适应巡航控制（CACC）车辆以及人工驾驶车辆混合通行的新型交通流模式，利用元胞自动机交通流模型，建立了考虑CACC协同驾驶策略的四车道交通流模型，并对模型进行了数值模拟和理论分析，研究了交通流的非线性特征。进而考虑驾驶员的性格差异和卡车混入深化了所提的四车道元胞自动机模型，为研究车联网背景下多车道系统中考虑智能汽车协同驾驶策略的交通流特性做了前期的基础研究。本文主要内容包括：　　（1）提出了一个四车道元胞自动机交通流模型，对ACC、CACC和人工驾驶车辆组成的混合交通流开展数值模拟。基于加州大学伯克利分校PATH实验室提出的CACC和ACC跟驰模型的思想，建立了CACC和ACC的纵向行进规则；利用改进的R-MCD交通流模型确定了人工驾驶车辆的纵向行进规则。在车辆横向换道规则中体现CACC车辆的协同驾驶策略，分别提出了基础换道规则、车队促成策略的换道规则和车道管理策略的换道规则，并研究了这三种换道规则下四车道混合交通流的非线性特征。数值结果表明，所提出的反应协同驾驶策略的换道规则能够有效地将CACC车辆组成车队；采用不同的协同驾驶策略时，混合交通流在道路通行能力和拥堵程度上表现出不同的特性。同时看到，提高CACC车辆的混入率可以有效缓解交通拥挤、提高道路通行能力和交通流稳定性。　　（2）在上述模型的基础上细致考虑驾驶员性格的差异，将人工驾驶车辆的驾驶员分为激进型和谨慎型，ACC、CACC车辆驾驶员分为适应型和保守型，并把这些性格特点体现在车辆位置更新规则和换道规则中，建立了考虑司机性格的四车道交通流模型。分析司机性格差异对CACC车队协同控制策略、道路通行能力等方面的影响，从而揭示驾驶员性格对混合交通流非线性特征的重要影响。数值结果表明，随着CACC车辆中适应型驾驶员比例的增加，CACC车队的协同驾驶策略将发挥更好的作用，即使在较低的CACC混入率下，也能有效地将离散的CACC车辆整合成车队，并且道路通行能力随着CACC混入率的增加而逐步增长。同时，从车辆时空演化图中发现，人工驾驶车辆中激进型司机的驾驶行为容易破坏已组成的CACC车队，并且造成时走时停波出现频率的增加，从而降低道路通行能力。　　（3）采用开放式边界条件提出了考虑卡车混入且混合ACC/CACC车辆的四车道交通流模型，将人工驾驶车辆、ACC/CACC车辆分别细分为小车和卡车，并把这些不同类型车辆的特点体现在车辆位置更新规则和换道规则中，分析卡车对CACC车队协同控制策略、道路通行能力等方面的影响。数值结果表明，道路通行能力和CACC车队率随着卡车混入率的增加而减少，且CACC卡车比人工驾驶卡车对道路通行能力和CACC车队率的影响更大。CACC车辆在有限的道路长度下，难以形成大规模的车队长度。另外，随着开放式边界出车率的减少，即车辆密度的增加，在没有卡车时CACC车辆的平均车队长度会随之增加，而在有卡车混入的情况下结果正好相反。针对CACC卡车和人工驾驶卡车不同的比例，通过数值模拟，提出了卡车限道策略，以便提高道路通行能力。
作者：	周伊江
专业：	市政工程
导师：	祝会兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2020