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异质交通流环境下高速公路出口匝道适应性研究
| 论文题名： | 异质交通流环境下高速公路出口匝道适应性研究 |
| 关键词： | 高速公路;出口匝道;异质交通流;适应性分析 |
| 摘要： | 高速公路出口匝道是保证路网安全高效运行的重要节点，根据事故统计，高速公路事故中发生于出口匝道处的事故占比超过40%，一旦发生事故，严重影响高速公路运行效率。随着自动驾驶技术的不断发展，各国学者普遍认为，自动驾驶车辆有望提升高速公路运行质量。未来自动驾驶车辆将会以一定比例逐渐渗入高速公路中，形成自动驾驶车辆与手动驾驶车辆混合的异质交通流。由于高速公路出口匝道结构功能特点，车辆在出口匝道会发生复杂的跟驰换道行为，因此，高速公路出口匝道能否适应异质交通流安全高效地运行值得进一步研究。 本文依托陕西省自然科学基础研究计划项目“手动-自动车辆混合异质交通流下的智慧高速公路加速车道长度研究”（2020JM-222）展开研究工作，以异质交通流环境下的高速公路出口匝道为研究对象，首先在介绍出口匝道定义、分类等道路特性的基础上，对出口匝道进行实地调查，利用视频分析和数据统计技术，分析交通量、速度、跟驰、换道等交通流特性。其次，根据自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在出口匝道的驾驶行为，确定以Krauss跟驰模型作为手动驾驶车辆纵向跟驰模型，ACC/CACC车辆跟驰模型作为自动驾驶车辆纵向跟驰模型，LC2013换道模型作为手动驾驶车辆横向换道模型，博弈性换道模型作为自动驾驶车辆纵向换道模型，结合交通特性分析和国内外研究成果，确定交通流模型参数，利用SUMO仿真软件的开源性，构建异质交通流仿真模型。然后，从宏观参数和微观参数两方面介绍出口匝道交通流参数评价指标，选取表征异质交通流在出口匝道运行质量的单项成本，确定以安全成本、均衡成本、控制成本、效率成本、换道成本作为综合成本评价指标，基于层次分析法和专家打分法，确定各单项成本权重系数，构建综合成本评价模型。最后，以未央立交由西安绕城高速驶入包茂高速处的出口匝道为实例，基于SUMO仿真软件搭建基础仿真场景，验证仿真模型的有效性，设计仿真实验，以出口匝道减速车道长度和自动驾驶车辆渗入比例为变量，分析异质交通流环境下高速公路出口匝道适应性。结果显示，对于未央立交由西安绕城高速驶入包茂高速处的出口匝道，在不加入自动驾驶车辆条件下，相比于现行出口匝道减速车道长度180m，当减速车道长度为215m时，具有更好的适应性；随着自动驾驶车辆渗入比例逐渐增加，当比例高于40%的时候，异质交通流在现行道路交通条件下表现为一定程度上的不适应；调整减速车道长度，当长度为200m时，异质交通流在出口匝道具有最佳的适应性。 |
| 作者： | 王方方 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 梁国华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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