高速公路人工—自动驾驶混行交通流临界特征研究
发布时间：2021-08-01 04:28
高速公路是交通流领域研究的重点,自动驾驶车辆的介入势必会对高速公路交通流产生影响。本文从基础交通流理论研究出发,在三相交通流理论框架下拟定人工-自动驾驶混行交通流模型规则,进而通过模拟仿真分析自动驾驶车辆对高速公路交通流产生相变的影响并对混行交通流的拥堵相变机理进行研究。研究工作如下:（1）考虑车辆迟滞的行为特点,在速度扰动阶段基于经典模型进行了改进,不仅考虑了车辆的慢启动行为而且展现了车辆持续保持同一运行状态更难对外界刺激做出反应的现象,进而建立了人工驾驶车辆模型。考虑自动驾驶车辆的速度自适应过程不应该由一个固定的期望时间距离决定,而应该分区段对速度适应过程进行划分,分析了期望时间距离和相对速度差两大影响要素,进而建立了自动驾驶车辆模型。在上述分析及建模基础上,我们提出了三相交通流理论框架下的人工-自动驾驶混行交通流CA模型（Mixed traffic flow model of manual driving vehicle and autonomous driving vehicle under the frame of three-phase traffic flow）,下文简称...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线图
高速公路人工-自动驾驶混行交通流临界特征研究82基础理论论述2.1三相交通流理论Kerner于2004年发表《ThephysicsofTraffic》[40-41]标志着三相交通流理论初步形成理论框架。基于实测数据的观测，在三相交通流理论中的拥挤相又进一步被细分为同步流相和宽运动堵塞相，与自由流相共同构成交通流基本运行状态，与基本图理论有着本质区别。2.1.1三相交通流的基本假设Kerner通过定义基本假设解释了三相交通流理论[15]中的各种流相及其特征：从实测数据的分析结果得出，同步流的稳定解在流量密度图中分布在一个二维区域内，而不是呈线性分布。在这个二维区域内，车流总是处于一种较为稳定的状态，这些车辆在行驶过程中的速度及车距逐渐趋同[41]。图2.1为Kerner等通过实测得到的德国高速公路流量密度关系图，可以看出其结果与假设中提出的同步流状态一致，即流量和密度并不是呈现线性分布，而是分布在一个二维区域内，验证了Kerner对三相交通流的基本假设。从实测数据看，交通流基本图理论由于拟合数据舍去大量特征点，与实测数据不符，所以存在一定局限性。图2.1德国高速公路实测密度流量关系图[42]Kerner对于交通流趋于均匀同步流状态的假设与实际道路交通并不相符。实际道路中由于各车辆间存在相互扰动，同步流状态不能趋于一致，而是处于亚稳态。只有车辆间相互扰动强度减小到一定程度，才有可能产生假设中提出的理想化状态，所以通常情况下，同步流状态如图2.1所示呈现出二维随机对应状态。从上述分析中看出，Kerner
Kerner三相流理论的基本图[43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]中美智能汽车研发比较分析[J]. 郑文江. 科技中国. 2019(09)
[2]混有CACC车辆和ACC车辆的异质交通流基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 中国公路学报. 2017(10)
[3]不同CACC渗透率条件下的混合交通流稳定性分析[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 交通运输系统工程与信息. 2017(04)
[4]混有协同自适应巡航控制车辆的异质交通流稳定性解析与基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 物理学报. 2017(09)
[5]基于元胞自动机的自动驾驶交通流仿真研究[J]. 邱小平,马丽娜. 西华大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]高速公路交通流分析与安全预警机制研究[J]. 苑敬雅,朱茵. 中国安全科学学报. 2016(09)
[7]基于安全距离的手动—自动驾驶混合交通流研究[J]. 邱小平,马丽娜,周小霞,杨达. 交通运输系统工程与信息. 2016(04)
[8]考虑动态车间距的一维元胞自动机交通流模型[J]. 张柠溪,祝会兵,林亨,黄梦圆. 物理学报. 2015(02)
[9]自动巡航混合交通系统的研究[J]. 陈时东,朱留华,郑容森,孔令江,刘慕仁. 物理学报. 2009(04)
[10]无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 乔维高,徐学进. 上海汽车. 2007(07)
博士论文
[1]车联网环境下高速公路车辆跟驰模型及仿真研究[D]. 顾海燕.东南大学 2017
[2]车联网环境下的驾驶行为特性研究[D]. 柴锐.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于元胞自动机的自动驾驶—手动驾驶交通流特性研究[D]. 马丽娜.西南交通大学 2017
[2]车联网环境下跟驰行为建模及交通流稳定性分析[D]. 李腾龙.长安大学 2017
本文编号：3314815
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线图
高速公路人工-自动驾驶混行交通流临界特征研究82基础理论论述2.1三相交通流理论Kerner于2004年发表《ThephysicsofTraffic》[40-41]标志着三相交通流理论初步形成理论框架。基于实测数据的观测，在三相交通流理论中的拥挤相又进一步被细分为同步流相和宽运动堵塞相，与自由流相共同构成交通流基本运行状态，与基本图理论有着本质区别。2.1.1三相交通流的基本假设Kerner通过定义基本假设解释了三相交通流理论[15]中的各种流相及其特征：从实测数据的分析结果得出，同步流的稳定解在流量密度图中分布在一个二维区域内，而不是呈线性分布。在这个二维区域内，车流总是处于一种较为稳定的状态，这些车辆在行驶过程中的速度及车距逐渐趋同[41]。图2.1为Kerner等通过实测得到的德国高速公路流量密度关系图，可以看出其结果与假设中提出的同步流状态一致，即流量和密度并不是呈现线性分布，而是分布在一个二维区域内，验证了Kerner对三相交通流的基本假设。从实测数据看，交通流基本图理论由于拟合数据舍去大量特征点，与实测数据不符，所以存在一定局限性。图2.1德国高速公路实测密度流量关系图[42]Kerner对于交通流趋于均匀同步流状态的假设与实际道路交通并不相符。实际道路中由于各车辆间存在相互扰动，同步流状态不能趋于一致，而是处于亚稳态。只有车辆间相互扰动强度减小到一定程度，才有可能产生假设中提出的理想化状态，所以通常情况下，同步流状态如图2.1所示呈现出二维随机对应状态。从上述分析中看出，Kerner
Kerner三相流理论的基本图[43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]中美智能汽车研发比较分析[J]. 郑文江. 科技中国. 2019(09)
[2]混有CACC车辆和ACC车辆的异质交通流基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 中国公路学报. 2017(10)
[3]不同CACC渗透率条件下的混合交通流稳定性分析[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 交通运输系统工程与信息. 2017(04)
[4]混有协同自适应巡航控制车辆的异质交通流稳定性解析与基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 物理学报. 2017(09)
[5]基于元胞自动机的自动驾驶交通流仿真研究[J]. 邱小平,马丽娜. 西华大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]高速公路交通流分析与安全预警机制研究[J]. 苑敬雅,朱茵. 中国安全科学学报. 2016(09)
[7]基于安全距离的手动—自动驾驶混合交通流研究[J]. 邱小平,马丽娜,周小霞,杨达. 交通运输系统工程与信息. 2016(04)
[8]考虑动态车间距的一维元胞自动机交通流模型[J]. 张柠溪,祝会兵,林亨,黄梦圆. 物理学报. 2015(02)
[9]自动巡航混合交通系统的研究[J]. 陈时东,朱留华,郑容森,孔令江,刘慕仁. 物理学报. 2009(04)
[10]无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 乔维高,徐学进. 上海汽车. 2007(07)
博士论文
[1]车联网环境下高速公路车辆跟驰模型及仿真研究[D]. 顾海燕.东南大学 2017
[2]车联网环境下的驾驶行为特性研究[D]. 柴锐.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于元胞自动机的自动驾驶—手动驾驶交通流特性研究[D]. 马丽娜.西南交通大学 2017
[2]车联网环境下跟驰行为建模及交通流稳定性分析[D]. 李腾龙.长安大学 2017
本文编号：3314815
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