高速公路连续瓶颈混合交通流可变限速与换道协同控制方法

摘要：

为缓解高速公路连续瓶颈区车辆强制换道造成的通行能力下降的问题,减轻瓶颈之间的相互干扰,提出了面向智能网联车辆(connected and automated vehicles,CAVs)与普通车辆混行情况的高速公路连续瓶颈可变限速与换道协同控制策略.对传统的细胞传输模型(cell transmission model,CTM)进行改进,使其更好地预测考虑了可变限速地混合交通流状态;基于实验模拟,得到了不同交通需求场景下合理的换道控制段长度,通过对瓶颈上游车流进行预先换道提醒,缓解因强制换道引发的通行能力下降现象,进而提高可变限速控制的效果,同时利用可变限速对高交通需求下的流量进行调控,为换道控制段内车辆能够完成预先换道提供保障;构建了连续瓶颈下协同控制框架,并以最小化总行程时间和速度差为目标,优化连续瓶颈的交通运行性能;分析了3种CAVs渗透率对协同控制的影响.结果表明:相比于无控制和可变限速控制,在协同控制下总行程时间分别降低了54.76%和33.05%,总速度差分别减少了86.84%和29.58%.此外,CAVs对协同控制性能和道路运行状况有着积极作用.当CAVs渗透率为0.5时最低限速值由渗透率为0时的30 km/h提高至60 km/h,当渗透率为1时限速值始终保持在自由流速度,随着CAVs渗透率的增加协同控制下系统的总行程时间可从239.64 h减少至158.86 h.研究可为高速路连续瓶颈和未来含CAVs的混合交通流主动管控提供参考.

关键词：交通工程、高速公路连续瓶颈、可变限速、换道控制、智能网联车辆

所属期刊栏目：41

分类号：U491.5(交通工程与公路运输技术管理)

资助基金：国家自然科学基金;长沙市科技重大专项项目;湖南省自然科学基金青年项目;湖南省教育厅优秀青年项目;湖南省交通科技项目;湖南省研究生科研创新项目

在线出版日期：2023-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：59-68,79