基于牵制控制的隧道入口区域混合交通流负效应抑制策略研究

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隧道入口区域是一类常见的道路交通瓶颈,因行车环境特殊,交通负效应问题突出。研究表明,在传统交通流下通过对隧道入口区域上游路段进行分段限速能有效抑制该区域的负效应。随着智能汽车的发展,未来交通流将出现网联自动车与传统人驾车混行的新型交通流,由于两种类型车辆之间的控制决策存在较大差异,导致该区域交通问题更加复杂。因此,如何针对该区域混合交通下的负效应,研究设计相应的控制策略,是智能交通系统研究中亟待解决的问题。基于上述考虑,为了抑制隧道入口区域混合交通流负效应,论文将网联自动车作为该区域混合交通系统的控制节点,首先设计了网联自动车的纵向控制策略,而后,探究了该区域网联自动车空间典型分布策略的影响,并进一步设计了网联自动车的换道规则,最后综合设计了网联自动车的牵制控制策略。研究内容包括:(1)隧道入口区域混合交通流中网联自动车纵向控制策略设计。首先结合隧道入口区域车辆的减速特性,引入车辆在隧道入口区域环境下的安全跟驰因子,并通过考虑网联自动车的车-车通信能力,基于人工势能场模型,设计了该区域网联自动车的纵向控制策略。(2)在上述控制策略下,探究混合交通流中网联自动车典型分布策略对于隧道入口区域交通流的影响。结合复杂网络中节点的出入度概念与车辆的相互影响关系,对网联自动车不同节点的分布对隧道入口区域交通流的影响进行了理论分析。同时利用仿真软件,构建隧道入口区域混合交通流进行仿真实验对比,获得了网联自动车典型分布策略下的影响规律。(3)抑制隧道入口区域混合交通流负效应的网联自动车牵制控制策略设计。考虑到实际混合交通流中网联自动车分布的随机性,基于网联自动车典型分布策略对于隧道入口区域交通流的影响规律,设计了网联自动车的换道规则。通过结合网联自动车的纵向控制策略,形成横纵向结合的网联自动车牵制控制策略。并进行了隧道入口区域不同车流量下网联自动车不同渗透率的仿真对比实验,验证了该方法的有效性。研究结果表明:本文设计的隧道入口区域混合车流下的牵制控制策略,能够更好地抑制该区域的负效应,提高车辆通过隧道入口区域的安全性并减少燃油消耗。
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