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混入自动驾驶车的高速公路出口路段交通流建模与仿真研究
| 论文题名： | 混入自动驾驶车的高速公路出口路段交通流建模与仿真研究 |
| 关键词： | 混合交通流;自动化差异;数值仿真;自动驾驶车 |
| 摘要： | 随着车辆电动化、网联化、智能化的推进，驾驶自动化系统革新正重塑汽车行业。在可预见的未来，自动驾驶车与人工操作车混合行驶的交通流势必展现出新特征，并将重塑交通基础设施设计与管理方法。本文以高速公路出口路段为研究场景，针对自动驾驶车与人工操作车混合行驶的交通流，依托国家自然科学基金青年项目《城市无信号控制人行横道诱导设施的引导机理与组合优化研究（51908060）》和中央高校基本科研业务费资助项目《高速公路网联辅助驾驶混合交通流建模与仿真研究（300102341201）》，展开高速公路出口路段混合交通流效率与安全研究。 论文主体结构分为四部分，考虑车辆横纵向运动差异的交通流微观模型构建，考虑巡航控制模型转换机理的基本图研究，自动驾驶车混入率对混合交通流效率的影响，以及对混合交通流安全性的影响，并提出交通管理措施。研究内容如下： （1）在分析人工与自动驾驶车运动特征的基础上，建立交通流微观模型。依据各等级车辆运动特征分析，将驾驶辅助车辆（DA）、部分自动驾驶车辆（PA）和条件自动驾驶车辆（CA）作为混合交通流的构成。基于车辆在横纵向运动中的自动化程度，建立人工跟驰模型、自动跟驰模型、人工换道模型和自动换道模型等交通流微观模型。 （2）在交通流基本图通用分析方法的基础上，构建平衡态下的交通流基本图模型。考虑车队中车辆位置对巡航控制系统选择的影响，解析自动驾驶车在纵向行驶中选择协同自适应巡航和自适应巡航系统的概率特征。建立同质与异质交通流基本图模型，发现自动驾驶车混入率和车队最大规模是影响异质交通流基本图特性的关键因素。 （3）通过建立高速公路出口路段仿真场景，研究自动驾驶车混入率对混合交通流运行效率的影响。通过数值仿真实验，得到通行能力、路段行程速度、区域行程速度、车头时距、时空分布情况等运行特征，发现拥堵程度随着部分自动驾驶车辆（PA）混入率的增加先恶化后缓解，条件自动驾驶车辆（CA）的增加可持续缓解拥堵程度。 （4）通过建立混合交通流安全性评价体系，分析自动驾驶车混入率对混合交通流速度标准差、碰撞时间、危险状况发生频率等指标的影响，研究结果表明两类自动驾驶车辆的加入均对交通安全有不利影响，但条件自动驾驶车辆（CA）在其混入率较高时可提升安全性，表明其可在促进运行效率的同时维持安全性不受严重影响。 |
| 作者： | 李伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 赵永平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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