基于虚拟流场与MSD模型的道路拥堵缓解算法

摘要：

基于车间通讯的协同驾驶技术,能够有效提升智能交通系统的道路安全和通行效率,其中,利用协同换道技术解决瓶颈路段的拥堵问题正逐渐成为当前的研究热点.因此,提出了一种基于虚拟流场与质量—弹簧—阻尼模型(VFF-MSD)的道路拥堵缓解算法,通过模仿流体加速通过瓶颈的特性并结合虚拟的质量—弹簧—阻尼模型(MSD)对车辆换道过程进行控制,提高瓶颈路段的通行效率.首先,建立瓶颈路段的虚拟道路流场模型并进行流体力学仿真分析,得到流体的纵、横向速度数据,并根据这些数据确定车辆在道路上的换道策略;其次,建立换道车辆在目标车道上的投影,并在车辆投影与 目标车道的前、后车辆间建立虚拟MSD模型,选取合适的弹簧刚度和阻尼系数保证协同换道过程的安全性;最后,控制所有车辆以最大速度和适当的安全车距通过瓶颈路段.仿真结果表明,所提出的算法在多车辆场景下可以有效缓解瓶颈路段的拥堵情况,使平均行驶时间减少11.52 s,平均速度提升6.4 m/s,通行效率提升12.17％.

关键词：虚拟流场、协同换道、自动驾驶汽车、质量—弹簧—阻尼模型、拥堵缓解

所属期刊栏目：45

分类号：U491(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;中央高校基本业务费专项资金重点项目;重庆市工业;信息化重点实验室开放课题项目

在线出版日期：2023-02-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：203-216