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原文传递智能网联环境下混合交通流偶发拥堵演化机理研究

论文题名：	智能网联环境下混合交通流偶发拥堵演化机理研究
关键词：	交通拥堵;混合交通流;智能网联车辆;演化机理
摘要：	近年来，我国交通运输系统的供给与日益增长的交通需求呈现出不匹配的趋势，导致城市交通拥堵频发。城市交通拥堵通常分为常发性拥堵和偶发性拥堵，偶发性拥堵往往具有极强的随机性，会造成更大的资源浪费，严重阻碍了城市的经济发展。研究偶发性拥堵演化机理可为制定拥堵消散措施提供依据，同时智能网联车辆（Connected and Autonomous Vehicles,CAVs）的逐步普及有望从微观层面改善交通流的内在机制，从而缓解交通拥堵。论文以混合交通流偶发拥堵为研究对象，分析CAVs和拥堵干涉措施等因素对拥堵演化过程的影响，为智能网联环境下城市快速路相关规范和管控措施的制定提供参考依据。　　论文从交通拥堵的含义与分类入手，对比各种拥堵类型之间的异同点，进而将事故导致的偶发拥堵作为主要研究对象；通过对智能网联环境相关理论知识的概述，总结出CAVs的运动特性，分析了偶发拥堵的交通影响和时空特性，引入最大排队长度和最短消散时间为事故拥堵的评价指标，并结合拥堵的形成分析了混合交通流偶发拥堵传播过程的主要影响因素，为后续的方法选择和模型建立奠定基础。　　针对混合交通流事故拥堵演化过程的特点和规律，选取交通流统计理论模型和一阶连续介质模型作为论文研究的基础；通过引入智能驾驶员模型（Intelligent driver model,IDM）和协同自适应巡航控制（Cooperative adaptive cruise control,CACC）模型分别作为人工驾驶车辆和CAVs的跟驰模型，推导出混合交通流统计理论模型，分析了CAVs渗透率对交通流通行能力的影响，并建立了混合交通流交通波模型；借助模型探究了智能网联环境下事故拥堵的产生、蔓延和消散机理。　　基于混合交通流交通波理论，讨论波速模型的分类并建立了相应的计算模型；在非干涉措施下根据拥堵蔓延的长度与快速路出入口匝道的位置情况，将基本路段混合交通流拥堵传播分为三种情况依次构建模型，并将入口匝道堵塞情况单独分析并建模；在干涉措施下根据干涉波对原波动过程作用方式的差别，将基本路段的拥堵传播分为三种方式并建立了相应的拥堵演化模型，同时分析了干涉措施对出口匝道的影响。　　论文选取重庆市内环快速路中的华陶立交及其主线道路为路网原型，搭建SUMO1.8.0和Python3.7联合仿真平台，以实际交通调查数据为基础，对不同CAVs渗透率下的拥堵演化情况进行仿真，并分析交通流流量、速度和占有率在拥堵传播过程中的变化情况；通过车辆轨迹时空图分析了各类交通波的传播与相遇情况，明确了拥堵的形成和消散过程；结合数据的筛选，计算得到不同CAVsamp;nbsp;渗透率下最大排队长度和最短消散时间等指标；将仿真所得交通流数据导入混合交通流偶发拥堵演化模型，分别在非干涉措施和干涉措施下计算出拥堵评价指标并与微观仿真结果进行对比，最大相对误差在5.38%以内，证明了模型的合理性与准确性；最后运用偶发拥堵演化模型研究了CAVs渗透率、消散时间和消散流量对事故的影响程度，进一步验证了模型的有效性。
作者：	曾皓威
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	马庆禄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022