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考虑自动驾驶影响下高速公路混合交通流的能耗研究

达成  
【摘要】:自动驾驶汽车技术的提高与未来智能交通系统的发展,使得未来高速公路将由传统的人工驾驶车辆和自动驾驶车辆随机混合而成。这种混合交通流特性体现了自动驾驶汽车和不同驾驶员特性能否影响传统交通流特性。因此,加快推进混合交通流理论研究,对提升高速公路交通服务水平以及自动驾驶投入实际使用等问题具有重要的理论及现实意义。本文在NaSch模型的基础上,针对自动驾驶汽车和手动驾驶汽车驾驶员特性进行分析,建立了相应改进的从驾驶员特性角度考量的自动-手动驾驶混合交通流模型,同时对其实施仿真分析,这不但在理论层面具备以一定意义,同时还存在较高的实用价值。本论文的主要内容可以通过以下三点概括:(1)基于NaSch模型,通过对自动驾驶汽车和手动驾驶汽车横向模型和纵向模型的创新,基于经典的元胞自动机模型,建立新的自动--手动驾驶混合交通流模型,结合已有的多车道混合交通流模型完成交通流特性分析,探究混合交通流里各类自动驾驶汽车比例对交通流产生的影响。仿真模拟获取的时空图及其流量与平均速度图证实其结论和实现假设的考虑结果完全相符。(2)基于改进的混合交通流元胞自动机模型,将各种驾驶员驾驶活动用做参数加入构建完成的混合交通流元胞自动机模型里,再用Matlab软件仿真过程中修改相应参数,如不同混行比例、不同驾驶员特性等,分析研究对混合交通流的影响。仿真结论证实改进模型最终得到的模拟结果和以前的混合交通流模型存在一定的对比性,凭借对比时空图和平均速度等实施分析能够得出,随着自动驾驶车辆比例的升高,平均速度维持在较高水平,道路通行能力得到提升。(3)基于改进的从驾驶员特性角度考量的同时具备自动-手动驾驶模式的交通流元胞自动机模型,通过能耗模型,修改不同的自动驾驶汽车混行比例及驾驶员特性,在用Matlab软件仿真过程中修改相应参数进行对比分析,如不同混行比例、不同驾驶员特性等,分析研究对混合交通流能耗的影响。


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