单向三车道高速公路合流区智能网联车辆协同汇入控制

为提高多车道高速公路入口匝道智能网联车辆合流安全性与通行效率,提出了一种基于规则的换道策略和一个时间离散的车辆轨迹优化模型,以进行协同汇入控制;以普通单向三车道高速公路匝道合流区为研究对象,将合流区及其上下游路段划分为4个区域,并对关键的提前换道区和协同合流区分别进行交通控制;在上游提前换道区,基于最小安全跟车间距和速度效益的换道规则,将部分主线外侧车道、中间车道的车辆在合流区上游提前换道至内侧相邻车道,以此减轻合流区外侧车道的交通压力,提高合流效率;在下游协同合流区,选取合适的周期时长,以周期内合流车辆行驶速度最大为目标,不固定合流点,规划合流车辆的纵向行车轨迹,引导匝道车辆在周期结束后汇入主线,实现协同合流;利用SUMO和Python仿真验证提出的协同汇入控制方法,并进行临界跟驰车头间距的敏感性分析。
仿真结果表明：与无控制自然合流相比,提出的协同汇入控制方法在不同的交通需求水平下能使车辆平均速度提高4.9%~21.1%,平均延误降低29.9%~56.5%,且不会出现停车现象;与先进先出合流控制相比,在高匝道交通需求水平下能使车辆平均速度提高3.4%~9.6%,平均延误降低22.9%~39.4%;较低的临界跟驰车头间距可以更好地提高合流区通行效率,且在主线交通需求水平较高时更明显。