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智能网联环境下高速公路混合交通流建模与仿真分析
| 论文题名： | 智能网联环境下高速公路混合交通流建模与仿真分析 |
| 关键词： | 智能网联汽车;高速公路;交通流建模;混合交通流;元胞自动机 |
| 摘要： | 如今的自动驾驶技术与车联网技术已愈发成熟，已有部分智能网联汽车开始在路上测试行驶，可以预见在将来几十年里，智能网联汽车的市场占有率必将不断提高。而高速公路是交通运输的动脉，在未来的高速公路上，智能网联汽车也会日益增多。目前，我国的高速公路处于小客车与货车混合行驶的状况，智能网联汽车的加入势必会对现有的高速公路产生较大的影响，因此研究在智能网联环境下，高速公路各车型混合行驶状况下的交通流特征就十分有必要。 论文以智能网联环境下的混合交通流特性为研究目的，把元胞自动机运用到高速公路的双车道交通环境中，提出了两种混合交通流模型：一是人工驾驶汽车与智能网联汽车形成的混合交通流模型，包括小客车和货车两种车型；二是人工驾驶汽车与智能网联货车车队形成的混合交通流模型。之后应用MatLab软件对两种模型分别进行了仿真模拟，通过数值分析对两种智能网联混合交通流模型进行研究。 其中，在充分考虑小客车、货车以及智能网联化后这两种车型的特征后，改进了经典的NaSch模型，以适应不同类型的车辆以及不同的跟车组合，提出了分车型的换道模型，建立了智能网联环境下，人工驾驶汽车-智能网联汽车混合交通流模型。同时，对经典NaSch模型的随机慢化步骤进行了改进，使人工驾驶汽车适应智能网联货车车队的加入，优化了人工驾驶车辆的换道模型，并且细化了元胞单位长度，提出了智能网联货车的跟驰规则和组队规则，建立了人工驾驶汽车与智能网联货车车队的混合交通流模型。 通过模拟仿真分析得到：在人工驾驶汽车-智能网联汽车的混合交通流中，道路交通的流量会随着智能网联汽车市场占有率的提高而不断提高，当市场占有率达100%时，道路流量可以提高近1.64倍，且这种影响与道路中小客车与货车的比例无关，同时，智能网联汽车市场占有率的提高还可以降低车辆换道频率，减少系统中车辆间的速度差。在此混合交通流中货车的占比越大，系统的平均速度就会越小，且阻塞密度到来的越早，而智能网联汽车占有率的提高有助于提升系统的平均速度；人工驾驶汽车与智能网联货车车队混合行驶，在密度一定的情况下，智能网联货车的比例r越大其交通流的通行能力就越小，所以相比于智能网联货车独自行驶，进行车队组合可以有效提高系统中道路的通行能力，同时，可有效降低系统中人工驾驶汽车的换道频率。 |
| 作者： | 乔岳 |
| 专业： | 智能交通技术 |
| 导师： | 胡永举 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江师范大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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