减速频次催生换道意图下自动驾驶车辆自适应换道模型

科学、合理、拟人化的换道控制是实现自动驾驶车辆安全高效行驶的重要保障,已有研究主要考虑相邻车道速度差、换道间隙等要素对车辆换道控制的影响,并未考虑车辆频繁加减速导致乘车体验差而催生换道意图这一重要现象。针对该问题,设计以抗干扰能力为基础的自动驾驶车辆自适应换道调控方法,其调控过程主要包括：采用智能驾驶人模型控制自动驾驶车辆纵向驾驶行为,以减速频次为指标度量自动驾驶车辆的抗干扰能力,并将抗干扰能力引入到自动驾驶车辆换道决策过程中,模拟自动驾驶车辆因频繁加减速导致乘车体验差而产生换道意图的现象,在此基础上,提出车辆换道控制模型。然后,以智慧高速为背景,利用Netlogo构建多种自动驾驶车辆运行场景,测试所构建的自适应换道调控方法。研究结果表明：智能驾驶人模型的选用能够合理体现自动驾驶车辆换道行为对交通流的运行影响;相比于低密度车流（≤30 veh）,在中高密度车流情况下（≥40 veh）,自动驾驶车辆维持原有车道运行的能力较弱、换道频率较高,且过高[80次·（5 min）^-1]或过低[10次·（5 min）^-1]的抗干扰能力临界值会导致自动驾驶车辆运行速度降低至10 km·h^-1,因此可以根据不同车流密度条件对自动驾驶车辆的最大抗干扰能力进行设置和调整,从而保证自动驾驶车辆的运行效率,这也从侧面证明了所提自适应换道调控方法的科学性与合理性。研究结果对于提高自动驾驶车辆换道控制的合理自主性具有重要意义,该结果进一步完善了自动驾驶车辆换道模型库,能够为自动驾驶自适应换道调控提供理论和技术支撑。     

基于流量和出租车GPS数据的城市道路网络宏观基本图

为把握城市宏观交通状况,发掘城市道路网络交通流内在特性,从而达到缓解日益严峻的交通问题的目的,对交叉口流量和出租车GPS两类数据进行数据融合,运用宏观基本图(MFD)和广义宏观基本图(GMFD)在城市道路网络中的存在性以及二者之间存在的差异,以路网平均车辆数、路网通行能力和密度分布为指标来描述MFD和GMFD,并提出一种利用路段流量和出租车GPS数据拟合得到MFD和GMFD的方法,发现路网中密度的不均匀分布是导致路网通行能力不高的原因.针对由长沙市13个道路交叉口组成的区域路网,分别计算出分小区和分路段的MFD特征值,提出了根据存储空间能力(即临界路网平均车辆数的大小)对拥堵路网进行合理分流的方法,实现高峰时期拥堵路段的路径诱导以及路网通行能力的最大化.     

自动驾驶专用车道影响下的CACC车流管理策略

自动驾驶专用车道对混合交通流的作用与协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车流大小相关.为分析已存在自动驾驶专用车道场景下CACC车流在各车道上的分布情况对交通流的影响,利用已有的人工驾驶车辆(Human-driving Vehicle,HV)和CACC跟...     

基于共享模式的网联自动驾驶车辆路径规划研究

物联网、大数据、移动互联等新一代信息技术在自动驾驶方面的运用,为交通信息化和智能化带来了新的发展契机.作为集约型的城市交通发展模式,共享出行已成为学界关注的热点问题.在共享模式和自动驾驶协同发展的时代背景下,提出了随机需求下考虑用户等待时间的网联自动驾驶共享车辆路径规划模型.为验证模型的有效性和鲁棒性,在虚拟网格式路网中设计应用算例,基于优化工具Gurobi对模型进行求解,确定最优的网联自动驾驶车辆规模及最优车辆服务路径,并与个体最优情况下的出行成本及能耗进行对比.研究结果表明,共享模式能大幅度减少车辆数,降低系统总体成本及能耗,在提高车辆使用率和可持续性方面效果显著.     

自适应巡航及协同式巡航对交通流的影响分析

自适应巡航（ACC）和协同式自适应巡航（CACC）等自动驾驶技术正逐渐进入市场,未来一段时间内道路交通流将由人工驾驶车辆与不同等级、不同形式的自动驾驶车辆混合构成。为分析ACC和CACC对交通流的影响,利用实测交通数据NGSim建立人工驾驶车辆跟驰模型,并在综合已有ACC和CACC模型的基础上,提出基于安全间距的自动驾驶跟驰行为模型,进而得出不同ACC,CACC车辆渗透率下交通流的基本图模型。研究结果表明：自动驾驶可以提升交通容量;与ACC车辆比例r_a相比,CACC车辆比例r_c对交通容量的影响更为显著;当r_c>0.5时,饱和流量快速增加,当r_c=1时,饱和流量约为纯人工驾驶时的2倍。进一步,通过仿真考察车辆在车队中的跟驰响应和交通流在瓶颈处的运行情况。研究结果表明：自动驾驶改善了交通流的动态特性,对存在跟驰关系的连续车流来说,自动驾驶使得后车可以更加及时地响应前车的行为,车流会在更短的时间内进入稳态;在交通瓶颈处,自动驾驶降低了拥堵程度,提高了阻塞发生的临界流量。总体来看,自动驾驶对交通流静态和动态性能均有所提升,特别是在协同式自动驾驶场景下,车辆行为更加协调一致,交通流表现出良好的抗扰性,进一步验证了车路协同对自动驾驶的意义。     

基于最优树算法的城市区域闭环路网相位差优化

针对区域协调控制中相位差的封闭性,采用图论知识,建立了闭环路网的判别方法及闭环路网相位差封闭性的表达模型;考虑协调相位每周期到达车辆数、闭环路网相位差对车辆造成的阻滞两个因素,建立了路段权重模型;以协调控制效益损失最小为优化目标,建立了基于最优生成树的闭环路网相位差优化方法.最后以一个区域闭环路网为例对所建方法进行具体分析.本文的研究可以为区域协调控制中闭环路网的相位差优化提供理论依据.     

智能网联环境下的城市路网容量可靠性分析

网联自动驾驶车辆（CAVs）与人工驾驶车辆（HDVs）混行的交通发展模式会促进城市路网容量发生变化，为解析混合交通流对城市路网容量可靠性的影响，构建了智能网联环境下城市路网容量可靠性双层规划模型。为表征CAVs信息获取与自动驾驶的能力，假定CAVs遵循系统最优原则选择路径，而HDVs则根据自身经验选择路径，基于二者路径选择的差异建立描述混合交通分配的下层模型，刻画智能网联环境下的混合交通流分配特性。并且，为了快速求解大型路网交通分配，将下层混合交通分配模型转换为非线性互补下问题进行求解。考虑到实际路网的随机性，以及路网道路通行能力并非固定值，运用具有多种相关性的均匀随机分布理论，建立了的描述城市路网容量可靠性的上层模型。通过蒙特卡洛仿真分析不同CAVs渗透率下的路网容量可靠性，并进一步解析各路段对路网容量可靠性的敏感度。结果表明:当需求水平d > 0.5时，路网容量可靠性开始降低；当d > 0.7且CAVs渗透率λ＝0时，可靠性小于0.4；当d > 0.7而λ＝1时，可靠性接近1，说明CAVs可增强路网容量可靠性。研究还发现，当需求水平处于0.7~1区间时，渗透率的变化对路网容量可靠性有显著的影响，但随着需求的增大，路网处于超负荷状态，渗透率对路网容量可靠性影响较小。此外，CAVs渗透率从0增加至1的过程中，路网中存在“道路容量悖论”现象的道路从19条下降至3条，且当λ＝1时路网中仅有1条道路出现了显著的“道路容量悖论”现象，拥堵严重。表明CAVs渗透率的增大可以显著改善路网中的“道路容量悖论”现象，减少路网容量可靠性的波动，提高路网运行稳定性。      

考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆异质交通流特性分析

随着自动驾驶技术的发展,自动驾驶车辆获取的信息更加完善。为研究考虑前车安全速度效应条件下自动驾驶车辆对高速公路交通流的影响,以双车道元胞自动机模型为基础,建立考虑前车安全速度效应的跟驰规则和换道模型。利用MATLAB数值模拟高速公路异质交通流,分析考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆对道路交通流的影响,并分析车辆的拥堵情况和换道情况。研究表明,考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆可以显著提升道路通行能力,全自动驾驶车辆可达全人工驾驶车辆交通流的近似2倍;考虑前车安全速度效应的自动驾驶车辆的增加可以降低道路拥挤程度,全自动驾驶车辆比全人工驾驶车辆发生拥堵的临界密度提高了20 veh/km;自动驾驶车辆渗透率的增加会增加相应的换道次数,全自动驾驶车辆情况下,自动驾驶车辆基本不发生换道行为,同时智能网联车辆可以减小暴露碰撞安全性风险。     

基于路网的城域多路口交通模糊控制

根据路网抽象出道路连接特点，考虑每个路口及其相邻路口的车流情况，提出一种多路口的模糊控制方案。该方案利用模糊规划库实时地控制要的绿信比，协调和平衡各路口之间的车流，仿真结果表明，采用此方案可达到减少全局等候车辆总数的目标。     

基于交通效率的城市最佳路网密度研究

在指出现有路网性能二元评价指标体系不足的基础上,考虑路网在通行能力和服务水平2个方面的综合性能,针对城市路网设施的断面、路段和路网3个层面提出了断面通行效率、路段输送效率和路网运行效率3个新的交通效率评价指标;并在道路面积率和交通需求分布不变的前提下,建立了4个不同密度的路网仿真分析模型.仿真结果表明:路网服务水平的可靠性随路网密度的提高而增强,但路网交通效率随着路网密度的增加具有先升后降的趋势,即理论上存在一个最佳的路网密度,使路网在容量和服务水平2个方面的综合性能达到最优.     

不完全车联网环境下元胞自动机换道模型研究

随着车联网技术的不断发展,自动驾驶车辆加入交通流中的可能性逐步增大,进而形成新的混合交通流.在综合考虑自动驾驶车辆对于较大范围内交通信息实时感知能力以及车辆间信息交互对于换道的影响,提出了自动驾驶车辆关注区间的概念,设计了不完全联网环境下新型混合交通流元胞自动机换道模型,通过改变自动驾驶车辆比例、自动驾驶车辆关注区间大小、交通流密度等参数进行数值模拟.结果表明:新型混合交通流元胞自动机换道模型,能够帮助提高交通流平均速度15%左右,改善道路通行效率.     

Vissim和Corsim在城市道路微观仿真中的对比研究

对2种最为常见的微观仿真模型Vissim和Corsim在城市路网交通仿真中的性能进行对比评价。以上海市虹口区北外滩路网作为仿真对象,对路网和交通数据进行了收集,基于现实数据进行了仿真模拟,并选取编译简易度、平均控制延误以及断面交通量作为关键指标,运用敏感度分析的方法对2种模型的仿真性能进行对比。针对不同程度的拥挤度设置以及不同规模的交叉口,识别了2种仿真模型表现出的不同特点及其交通运行指标输出的差异性。该差异主要由模型的默认参数设置引起,包括驾驶行为,交通环境以及车辆类型的设置等。因此,研究人员应根据交叉口类型以及饱和程度等,来选择适当的仿真工具。     

基于分形维数的交通路网覆盖形态特性研究

为科学合理地规划区域交通路网和优化其运输结构,利用分形理论中的分形维数,对区域交通路网覆盖形态结构特性进行了分析研究和评价,提出了区域路网覆盖形态结构特性的测度模型和算法,并进行了案例分析研究,以期为区域交通路网规划及其运输结构优化提供新的思路和方法.研究结果表明:用路网覆盖度和覆盖深度来测度区域交通路网覆盖形态结构特性,比通常所用的交通路网密度等指数更科学合理;覆盖度D(r)(即分形维数)1.661及其覆盖深度r可作为评判区域路网形态结构是否合理和功能是否完善的基本标准.     

车联网环境下自动驾驶车辆车道选择决策模型

试验车道选择行为是自动驾驶车辆最基本的决策行为之一,利用车联网技术可以使车道选择结果更加全面、合理.首先,对高速公路自动驾驶车辆车道选择决策过程进行分析,并以车联网感知通信范围内的车辆的平均速度、重车比例及前往车道的理想换道时间为主要指标创建成本函数,根据计算结果输出最优车道序列;然后,以Gipps安全驾驶模型为基础,...     

智能车载导航电子地图的集成应用研究

介绍了一种嵌入式车载导航电子地图,可以有效提高自动驾驶系统的效率。该地图根据嵌入式系统的操作速度慢、存储容量小等特点,简化了路网的数据结构和表达方法,并采用分层模型实现地图管理。     

乌鲁木齐市快速路网改建规模的研究

在乌鲁木齐市人口、用地、社会经济、机动化水平等要素突破预期增长的态势以及中心城内的交通需求远远超出当年的规划预测总量背景下,基于乌市核心区交通需求的分析,并结合国内特大城市快速路网的发展经验与教训,论证了乌市外环路内快速路网密度及路网总容量提升改建的规模.     

基于宏观预测和微观仿真的山地城市路网优化

城市道路网系统是城市交通系统的重要组成部分之一,交通系统的好坏会对其他城市系统的发展造成直接影响。为防止山地城市大理市海东新城区建成后未来年出现众多城市中心区所存在的道路交通拥堵问题,在建设海东新区道路网之前,结合基于土地利用的宏观交通需求预测和基于TransModeler的微观交通仿真,对原始规划道路网布局、路网密度、路网结构、路网等级级配、路网交通拥堵点段、交通拥堵区域等进行分析,找出问题所在,对路网进行分析评价与优化设计,最终确定适合的路网体系。     

苏北高速公路网车辆轴载分布及问题对策研究

车辆荷载的作用是影响公路路面使用性能和使用寿命的关键因素之一,通过对苏北网计重收费数据库进行数据处理,分析了苏北路网车流现状、货车当量轴载的计算方法、车辆轴载分布情况。从荷载分布角度,提出了路网载荷不均匀分布的对策,并建议按月建立路网荷载分布数据库。     

基于网络能耗与交通效率的多子区控制模型

为有效缓解较大区域城市路网交通拥堵以及减少交通能源消耗,必须对路网实施有效的控制。传统交通控制对路网OD要求较高,难以获取,而宏观基本图(macroscopic fundamental diagram,MFD),可有效避免获取OD需求的难题。因此,引入MFD,根据车流密度对非同质路网进行子区划分、建立了多子区车辆完成率高、车均燃油消耗低的双目标规划模型,并采用fmincon函数对模型求解。依据车流平衡方程和反馈原理提出了多子区燃油消耗比例积分控制(Multi-Fuel Consumption-Proportional Intrgral,MFC-PI)方法,并通过此方法来提高路网车辆完成率、降低区域内车均燃油消耗。最后,通过实际城市路网验证所提出的燃油消耗控制模型,仿真结果显示,MFC-PI控制方法可有效提高控制效率,并同时保证路网子区的能耗最低。     

基于城市区位势能的路网密度规划方法

从城市区位势能角度出发,分析路网密度和城市区位势能成正比的现象,进而研究了基于城市区位势能的路网密度规划方法。首先,运用总量控制法对城市路网密度进行控制;然后分别给出经济增长系数、城市区位势能和理论区域路网密度的算法;最后应用上述算法,以路网密度作为控制指标,对某市的区域进行路网密度规划。结果表明:经过总量控制后的路网密度可满足未来城市内部经济发展不均衡的需要,且该方法具有实际可操作性。