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混合异质交通流环境下高速公路合流区加速车道长度优化设计
| 论文题名： | 混合异质交通流环境下高速公路合流区加速车道长度优化设计 |
| 关键词： | 高速公路合流区;加速车道;长度优化;混合异质交通流环境 |
| 摘要： | 高速公路合流区作为匝道车辆进入高速公路的过渡段，车辆在此处需要采取频繁的变速和变道行为以完成汇合过程，因此车辆在合流处的运行相比其他路段更复杂。目前针对高速公路合流区的相关研究大多是基于传统交通流环境，随着自动化技术不断发展，具有一定自动驾驶功能的智能车辆已经开始出现在道路上，预计未来相当长一部分时间，作为传统车辆向自动驾驶车辆过渡阶段的智能车辆将与传统车辆一起共用道路，道路中将形成智能车辆与传统车辆共同组成的混合异质交通流。为此，本文将探究适用于混合异质交通流运行特征的合流区加速车道长度。 本文依托陕西省自然科学计划项目《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》（项目编号：2020JM-222），研究在不同主线设计速度时，满足混合异质交通流运行安全、效率和稳定性的加速车道长度值。首先，通过对西安绕城高速公路合流区类型统计分析确定了待研究的合流区类型，并界定了合流区研究范围，通过无人机航拍的方式获取了绕城高速上的丈八立交早晚两个时段的视频资料，利用Simi Motion提取视频资料并利用MATLAB小波工具箱消除轨迹误差，从交通量、车速、车头时距和交通冲突数四个方面分析了交通流运行特征；接着，根据特征分析结果对传统车辆模型进行标定与验证，同时基于车辆换道安全计算改进智能车辆的跟驰模型和换道模型参数；然后，通过微观交通仿真软件SUMO实现了混合异质交通流仿真，探究了高速公路合流区现行规范中加速车道长度对混合异质交通流的适应性；最后，基于概率论原理建立匝道车辆可汇入概率计算模型，进而推导得到加速车道长度计算模型，对加速车道长度进行优化设计与验证，并将其用于其他不同主线设计速度情形中。 研究结果表明：智能车辆的渗透率对混合异质交通流的运行具有显著影响，且现行规范中的加速车道长度在效率和稳定性方面能较好的适用于混合异质交通流，但是在安全性方面并不能完全适用，而优化后的加速车道长度弥补了安全性方面的不足。不同主线设计速度对应的加速车道长度优化值具体为当主线设计速度为60km/h、80km/h、100km/h、120km/h对应的加速车道长度优化设计值为170m、200m、220m、255m。 |
| 作者： | 石权 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 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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