基于联网车辆协调控制的“即停即走”路段缓堵研究

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“即停即走”路段典型场景如学校门前、医院门前等因其特殊的功能定位,在道路交通体系中有着特定的存在必要性。然而在现实中,此类路段往往由于交通秩序混乱,极易产生拥堵,且拥堵一般会自瓶颈路段产生而逐渐向上游蔓延,导致整条路段交通通行效率下降,甚至导致区域交通网络瘫痪。当前对该类路段主要采取交通治理的方式,但由于不同程度地破坏了原有功能,往往给用户带来不便,迫切需要寻找一种能保证功能的更有效的缓堵策略,车联网技术的出现与迅速发展为其提供了新的思路和技术手段。因此本文以“即停即走”路段为研究对象,在分析其运行环境、车流运行特性与车辆驾驶行为特征的基础上,提出利用车联网技术进行协调控制的策略,以达到在不破坏该区域路段功能的条件下缓解拥堵、同时兼顾安全和舒适性的目的。论文以医院门前路段为例,对“即停即走”路段场景进行了实地调查,从跟驰与换道行为的角度对路段各功能区进行划分,对各功能区的车流运行特性与驾驶行为进行系统地梳理,提出各场景下的跟驰与换道协调控制策略。作为跟驰协调控制策略的核心内容,论文以车队行驶安全性与乘车舒适性为优化目标,建立了一种基于头车终端状态预测的车队跟驰协调控制模型,输出车队头车的协调控制曲线,改进了传统粒子群算法,使之在更新速度的时候能同时考虑两个优化目标,结果表明改进的算法迅速收敛并取得最优值。论文提出了基于研究场景的换道协调控制策略,核心内容是对换道位置区域进行求解以寻找最佳区域,在此基础上考虑车队的换道安全性与路段车辆的通行效率,建立换道位置决策模型并求解。最后,论文采用VISSIM仿真和数值模拟实验对提出的协调控制策略进行了验证。结果显示,当联网车辆比例大于30%时,协调控制策略能有效缓解“即停即走”路段的拥堵问题,并显著提升路段车流的通行速度;此外,当联网车辆比例大于70%时,协调控制策略能有效改善车流的行车安全性与乘车舒适性。
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