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基于元胞自动机的联网车辆专用车道设置研究

赵鑫  
【摘要】:随着5G的实现,联网车辆的占有比例在未来交通组成中逐渐增加,联网车辆与非联网车辆混行的状态必将长期存在,导致车联网技术的优势短期内难以体现。同时,在现有的城市交通运行环境下,公交车辆常受其他社会车辆影响而延误通行,其优先权未能得到充分发挥。鉴于此,本文提出采用专用车道同时解决公交车辆与联网车辆的通行,充分利用道路资源,期望为缓解城市交通问题提供一种经济、有效的手段。首先,在交通流由普通车辆为主逐渐演变为联网车辆为主的过程中,车辆行驶特性发生改变,造成现有交通流特性研究成果不再适用。本文在分析混合交通流特性的基础上提出联网环境下设置专用车道的通行策略。其次,元胞自动机模型的构建是交通领域中重要的研究方法,模型能否准确仿真实际交通流状况将影响后续研究。本文考虑驾驶员对刹车灯和车联网车载系统反应的相似性,解析了车联网环境下各种类型车辆驾驶行为变化和交通特征,通过改进刹车灯模型,建立了适用于车联网环境的交通流元胞自动机模型,并依据通行策略构建了设置联网车辆专用车道的多车道模型。最后,利用MATLAB开发仿真程序,模拟输出交通数据,采用统计学的方法分析数据,研究出不同道路与交通环境下联网车辆专用车道的设置方法与设置方式,并选取评价指标评估专用车道设置的效益性。仿真效果表明,所构建的元胞自动机模型能够再现联网车辆专用车道设置前的交通流状态,且能够得出联网车辆专用车道的具体设置方法。数值模拟结果表明,设置联网车辆专用车道后联网车辆延误降低了78.8%、在饱和度基本不变的情况下交通量提高了4.8%、设置借用公交车道的联网车辆专用车道后交通量提高了13.1%、提高了车辆速度,有效改善了道路运行效益。本文的研究对道路资源的利用以及元胞自动机模型在交通领域的发展有重要的理论意义,并对交通智能化发展以及车联网优势的发挥有重要的现实意义。


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