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高速公路事故路段人机混驾交通流建模及换道策略研究
| 论文题名： | 高速公路事故路段人机混驾交通流建模及换道策略研究 |
| 关键词： | 事故路段;元胞自动机;混合交通流;协同换道;网联车队 |
| 摘要： | 高速公路事故发生后实施及时有效的交通流管控可以减缓事故引发的路网拥堵程度，传统事故现场交通管控由于无法准确将事故信息传递给上游车辆，使得车流频发强制变道行为，从而降低通行效率，甚至引发二次事故。CAV车辆的混入为未来人机混驾场景下的交通预警和管控提供了更多手段。论文以事故发生后的多车道高速公路为研究场景，探索混驾车流的事故预警换道、车队促成的协同换道等策略，为今后车联网环境下改善高速公路事故处理作业区上游的交通流运行质量提供了理论指导和实践参考。 首先，介绍了高速公路上交通事故的基本特征以及不同车道数量下事故发生后导致的车道封闭类型，从时间维度分析并展示了事故的发展阶段以及拥堵的形成与消散情况，探讨了事故对高速公路最大通行能力的影响以及车辆在事故区域前运行状态的变化情况，并结合交通流跟驰理论和基本图模型从理论层面对人机混驾交通流特性进行解析。 然后，基于Gipps跟驰模型和PATH实验室标定的ACC和CACC跟驰模型构建人机混驾连续型元胞自动机模型，在此基础上引入事故及双车道换道场景，根据不同车辆在事故区域的驾驶特性对事故影响路段进行划分，建立人工车辆的倾向、强制型换道规则，同时设置事故预警区，以引导车辆提前合流至非事故车道为目标提出此区域下的CAV预警换道策略，通过引入策略实施率、流量水平、事故预警区长度等参数进行仿真模拟，结果表明瓶颈区通行能力随预警换道策略实施率的增大而提升，当实施率达到40%-60%时，通行能力约提升13%-38%，同时优化效果在中低流量水平下更为显著。 最后，基于相同渗透率下CAV形成有序排列能提高道路通行能力的特性，提出考虑CAV车队强度变化的换道类别，同时通过引入事故导致外侧车道封闭的三车道高速公路场景，在车队促成基础上构建协同换道策略，引导中间车道的CAV向另一侧非事故车道合流，为事故车道CAV让出换道空间进而完成协同换道，以此提高事故路段自动驾驶车队强度并引导CAV在抵达事故区前尽快向非事故车道转移以高效通过瓶颈区，通过仿真对所提策略的有效性进行了验证，三车道场景中CAV采用协同换道策略在各流量水平及CAV渗透率下对交通流的优化效果均优于预警换道策略，且随着策略实施率的增加优势更加明显。 |
| 作者： | 胡帅 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 张建旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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