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原文传递智能网联环境下高速公路混合交通流换道模型研究

论文题名：	智能网联环境下高速公路混合交通流换道模型研究
关键词：	高速公路;混合交通流;智能网联车辆;自主换道决策模型;协同换道控制模型
摘要：	在混有智能网联车辆和人工驾驶车辆的高速公路基本路段混合交通流环境中（简称高速公路混流环境），智能网联车辆的换道决策对其换道行为起着决定性的作用，不合理的换道行为决策不仅会干扰交通流的平稳运行，还会降低道路的运输效率。因此，在混流环境下针对智能网联车辆的换道行为决策开展研究具有重要的现实意义。本文以高速公路基本路段混流环境为研究背景，对智能网联车辆的自主换道行为和协同换道行为进行研究，提出了高速公路基本路段混流环境下的智能网联车辆换道模型。论文的重点研究内容主要为两部分：智能网联车辆自主换道决策模型和智能网联车辆协同换道控制模型。　　（1）针对高速公路混流环境下智能网联车辆自主换道场景，分析了期望车道和原车道前车的车辆类型对智能网联车辆换道行为的影响作用，并以此划分了智能网联车辆自主换道场景类型。基于智能网联车辆换道行为对后随车辆运动状态的影响，构建了智能网联车辆的换道效益函数，提出了基于自主换道总效益的智能网联车辆自主换道决策模型。结合高速公路混流环境中的自主换道场景，选择人工驾驶车辆间隙可接受换道决策模型和智能网联车辆MOBIL换道决策模型作为仿真参照实验，进行自主换道决策仿真实验。仿真结果表明，人工驾驶车辆换道决策模型的可换道时间比智能网联车辆换道决策模型的可换道时间短。智能网联车辆MOBIL换道决策模型未能考虑期望车道前车车辆类型对智能网联车辆换道后运动状态的影响作用，使得智能网联车辆换道之后的跟驰控制方式存在不确定性，易造成对交通流的负面影响。所提智能网联车辆自主换道决策模型，能较好地关联混合交通流中期望车道与原车道前车的车辆类型，具有更合理的换道行为决策。此外，通过对期望车道后随车之间的车间距大小进行参数敏感性分析，当期望车道后随车的车间距较小时，所提智能网联车辆自主换道决策模型的决策结果为不换道，避免了不合理的换道行为对局部交通流造成的负面影响，当期望车道后随车的车间距较大时，且经过换道效益衡量智能网联车辆的换道行为对局部交通流不会造成较大负面影响时，所提智能网联车辆自主换道决策模型可换道时间比MOBIL换道决策模型可换道时间多。仿真结果验证了所提智能网联车辆自主换道决策模型的合理性与有效性。　　（2）针对高速公路混流环境下智能网联车辆协同换道场景，分析了目标车辆（智能网联车辆）与协同车辆（期望车道第一辆后随车）初始车间距与目标车辆换道后的平衡车间距之间的关系，分别构建了目标车辆和协同车辆在协同换道决策下的速度调控模型，并以此作为预测目标车辆与协同车辆在协同换道过程中的运动状态。基于智能网联车辆换道效益函数，建立了智能网联车辆协同换道效益函数的计算方法，构建了智能网联车辆协同换道决策模型。基于智能网联车辆协同换道决策模型和协同换道决策行为下的速度调控模型，构建得到高速公路混流环境下智能网联车辆协同换道控制模型。结合高速公路混流环境中的智能网联车辆协同换道场景，以所提智能网联车辆自主换道决策模型为参照实验，进行智能网联车辆协同换道控制模型的对比仿真实验。仿真结果表明，在高速公路混流环境下，与智能网联车辆自主换道行为相比，智能网联车辆协同换道行为对期望车道后随车的加速度及速度影响更小，使得局部车流恢复至平稳状态的时间更短。同时，在确保局部车流不受较大干扰的情况下，智能网联车辆的协同换道时间大于自主换道时间。仿真结果验证了所提智能网联车辆协同换道控制模型的合理性和有效性。
作者：	杨金滢
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	秦严严
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023