人机共驾车辆纵向驾驶权切换对混合交通通行效率的影响研究

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随着自动驾驶技术的不断发展,自动驾驶车辆的市场占有率逐渐提高,未来交通将在很长时间内进入自动驾驶和手动驾驶车辆混行的过渡阶段,直至最终实现完全的自动驾驶交通流,而人机共驾是自动驾驶发展进程的必然阶段。由于自动驾驶在信息采集、信息传输、决策控制等方面均与手动驾驶有所区别,所以自动驾驶车辆的加入会对交通流的产生一定影响。因此,研究人机共驾车辆对混合交通的影响具有重要的价值和意义。论文针对人机共驾车辆在车辆纵向操作上的驾驶权切换问题,建立了基于智能驾驶员模型的切换型人机共驾模型,并在此基础上从时间触发和事件触发两个角度提出了三种驾驶权切换规则。在基于VISSIM微观交通仿真软件建立的城市快速路单车道仿真场景下,对不同车流量及不同人机共驾车辆渗透率下的道路交通状况进行了仿真实验,详细分析了驾驶权切换对混合交通通行效率的影响。主要内容包括:(1)以智能驾驶员模型为基础,分别建立了人机共驾下的自动驾驶模型和手动驾驶模型。该模型采用同一模型结构,通过模型参数的不同,体现自动驾驶和手动驾驶在信息采集、传递以及决策控制上的差异性。利用VISSIM外部驾驶员模型的二次开发功能实现了该模型。(2)从时间触发和事件触发两个角度出发制定了三种不同切换规则,作为决定驾驶权何时切换以及切换给谁的基本准则。在时间触发规则上,考虑驾驶权何时切换在时间上的不确定性,建立了驾驶权随机性切换规则;在事件触发规则上,考虑到车辆纵向上的速度和加速度两个关键参数,分别建立了基于平均车速和加速度标准差的切换规则。并分析了不同切换规则下的混合交通通行效率。(3)通过不同车流量以及不同人机共驾车辆渗透率条件下的仿真实验,分析了车流量以及渗透率对混合交通通行效率分析的影响。实验结果表明:当渗透率为0.4时,除以平均车速触发的切换规则在低流量和中高流量下对通行效率起促进作用,而在中低流量下起抑制作用之外,另外两种规则均对通行效率起抑制作用,并且随车流量增大,抑制作用越强;当车流量为1500时,三种切换规则都对通行效率起抑制作用,且随着渗透率的增大,抑制作用越强;三种切换规则下,通行效率均随车流量增大而减小,随渗透率的改变需要根据车流量具体讨论。同时,加速度准差切换规则对交通影响最弱,平均车速切换规则影响最强。
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