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原文传递车联网条件下八车道高速公路施工区可变限速控制方法

论文题名：	车联网条件下八车道高速公路施工区可变限速控制方法
关键词：	八车道高速公路;施工区;可变限速;自适应巡航控制;车联网
摘要：	双向八车道高速公路是区域运输的主要交通动脉之一，对于沿线的社会经济发展起着重要的支撑和服务作用。早期修建的多车道高速公路正逐步进入养护维修阶段。面对交通需求日益增长的压力，施工区已成为制约道路运行安全及运行效率的主要瓶颈。为响应交通强国战略和交通基础设施数字化、网联化发展要求，车联网及其前导过渡技术逐步落地应用，未来一段时间内，道路上行驶的交通流将为传统人工车辆和智能网联车辆组成的异质交通流。研究可变限速控制及其在车联网条件下的应用，对提升高速公路施工区运行效率及服务水平具有重要的理论意义和实用价值。　　论文确定了内侧两车道封闭的施工区为本文的研究对象，以沪宁高速公路同类型施工区为例，利用无人机航拍实测视频数据，提取车辆运行轨迹，分析了施工区不同区段每条车道的车型分布、流量、平均速度和车头时距等交通流特性；研究了施工区不同区段驾驶员的换道特性，从宏观和微观的角度分析了施工区拥堵成因，揭示了高速公路施工区拥堵形成机理，为后续施工区异质交通流建模和可变限速控制建模提供必要的基础。　　归纳了施工区通行能力计算方法和常用管控措施，明确了智能交通系统应用和施工区速度控制作为施工区两种常用管控措施的实践基础和理论基础；整合了智能网联基础设施发展层次和智能网联汽车发展层次，提出了智能网联交通系统发展层次分级，研判了技术发展趋势，明确了本文研究的车联网环境；解释了可变限速控制的控制原理和控制效果，论证了可变限速控制在施工区和车联网条件下良好的适用性。　　提出了适应于施工区场景的跟驰模型比选原则，确定以智能驾驶模型对传统人工车辆进行微观建模，以PATH实验室真车试验模型对智能网联车辆进行微观建模；考虑不同车型的性能参数和几何参数差异，构建了以智能网联车辆渗漏率为变量的异质交通流基本图解析模型，揭示了路段理论最大流量随智能网联车辆渗漏率变化的规律。　　建立了基于强化学习方法的可变限速控制模型，确定了对应的动作空间、状态空间及综合考虑交通效率及交通安全的奖励值和奖励函数，选取深度确定性策略梯度算法对可变限速值进行求解，采用连续空间向离散空间映射的方法对动作空间进行改进，保证了可变限速控制的可实施性。　　以沪宁高速公路某封闭内侧两车道施工区为例，利用SUMO软件搭建仿真场景，对仿真模型参数进行标定。针对不同车联网环境，对可变限速控制模型进行训练。从交通运行效率和运行安全的角度，对比分析有可变限速控制和无可变限速控制的交通流运行状况。结果表明论文所提出的可变限速控制方法能够有效提高施工区交通运行效率和安全水平。
作者：	肖哲
专业：	交通运输工程
导师：	过秀成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022