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原文传递自动驾驶与手动驾驶的混合交通流特性研究

论文题名：	自动驾驶与手动驾驶的混合交通流特性研究
关键词：	混合交通流;元胞自动机;自动驾驶;交通流特性
摘要：	在社会经济快速发展背景下，人们对机动车的需求量持续增加，导致私家车总量超过了道路交通系统的容纳量，进而出现了交通拥堵等问题。自动驾驶车辆的出现为缓解道路交通拥堵问题提供了新思路。随着自动驾驶技术的日益完善，现有道路交通系统中已存在不同程度的自动化车辆与手动驾驶车辆混行，且未来道路交通系统将以这种混行的方式为主。混行的交通流特性不同于传统手动驾驶车辆的交通流特征，因此，研究自动驾驶车辆与手动驾驶车辆的混合交通流特性问题是十分有必要的。　　本文基于元胞自动机建立考虑车辆速度和加速度特征的自动驾驶与手动驾驶车辆混行交通流模型，并对单车道、双车道、信号交叉口、合流交叉口环境下的模型进行交通流模拟仿真，分析不同环境下的混合交通流特点。本文主要工作内容如下：　　（1）分析了多种影响因素下城市道路交通车辆的运行特点以及自动驾驶车辆和手动驾驶车辆的区别，考虑车辆的加速度特点，建立了更为符合城市道路交通特征的单车道自动驾驶与手动驾驶混合交通流元胞模型。本文模型中考虑车辆加速度可确保车辆在道路交通系统中行驶的连续性，避免车辆速度骤减。基于交通流元胞自动机模型，采用了更加契合实际道路交通特征的换道条件，根据当前车道与目标车道前后车辆间的相对位置关系及当前车辆与目标车道后车车辆的相对速度来确定车辆是否换道，构建了考虑车辆加速度特性的双车道自动驾驶车辆与手动驾驶车辆混行的混合交通流元胞自动机模型。　　（2）对建立的混合交通流元胞模型进行模拟仿真，分析不同交通因素对混合交通流的影响，结果表明，当单车道手动驾驶车辆的反应时间增加时，会使车辆行驶需要的安全距离增加，使得道路空间利用率降低，道路通行能力下降；当自动驾驶车辆在道路交通构成中所占的比例增加时，道路最大交通流量也随之增加，同时还会提高道路交通中运行车辆的平均速度，道路通行能力及道路空间利用率也得到大幅提升。当双车道自动驾驶车辆在道路交通构成中所占的比例增加时，道路交通最大流量也随之增加，由此可知换道条件的设置可以提高道路通行能力，因此增加自动驾驶车辆比例、适当换道能够有效提高道路交通的通行能力。　　（3）考虑到交叉口交通流的特点，本文在双车道混合交通流元胞模型的基础上，建立了信号交叉口模型，对于信号周期、自动驾驶与手动驾驶车辆的混合比例、车道进入概率对信号交叉口交通流的影响以及不同车道进入概率下的时空图特征进行分析；构建了考虑车辆加速度的合流交叉口模型，分析了支路、主干道不同车道进入概率对合流交叉口交通流的影响以及不同车道进入概率下的时空图特征。结果表明，自动驾驶车辆比例的增加，能够显著提高合流交叉口车辆的通过率。
作者：	王月娟
专业：	交通运输工程
导师：	刘应东;李海民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022