交通信息及通信对智能网联车辆交通流的影响研究

作     者：叶杨 

作者单位：广西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白克钊;邝华

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：交通流 元胞自动机 智能网联车 交通信息 通信故障 

摘      要：随着人工智能和通信技术的快速发展,汽车越来越智能化和网联化,智能汽车已成为全球汽车产业发展的战略方向,未来也必将成为主流。交通信息的获取和利用以及车辆通信是智能交通的重要组成部分,对智能汽车发展有着重要的影响。因此开展交通信息及通信对智能网联车辆交通流的影响研究,具有重要的理论意义和现实应用价值。本文考虑交通信息、车辆间通信以及通信策略等因素对智能网联车辆交通流的影响,确立智能网联车与周围交通环境之间的局部相互作用规则,构建了智能网联车辆的元胞自动机交通流模型。通过数值仿真,研究了在交通信息和通信影响下交通流的宏观和微观特性,分析了诱发交通拥堵的机理,探讨了提高交通畅通性的策略。本文研究成果可为道路设计及管理提供科学的理论依据和有价值的参考。全文的主要工作如下:一、基于智能网联车能够探测周围环境信息和相互交流信息的特点,建立具有实时速度信息反馈机制的智能网联车辆的双车道元胞自动机交通流模型。研究了前后车信息反馈、通信范围和通讯故障对双车道智能网联车辆交通流的影响。数值模拟结果表明:当智能网联车较多考虑前方交通信息时,会更有利于提高系统的畅通性;适当的通信范围有助于提高系统流量,过大的通信范围会使系统流量略有下降,但系统的稳定性得到加强;当智能网联车出现通信故障时,速度会出现较为明显的波动,系统由自由流相转变为拥堵相的临界密度值减小,最大流量也随之降低;系统处于中等密度时,信息接收故障和发送故障均对交通流有明显影响,且接收故障的影响更大。二、基于车联网车车互联以及车辆与道路信息系统通信方式,提出了入口匝道系统的智能网联车辆的元胞自动机交通流模型,重点研究了主道和匝道间智能网联车通信策略对入口匝道系统交通流的影响。数值模拟结果表明:智能网联车能够有效地减少入口匝道系统的交通拥堵,提高道路通行能力;当主道车辆产生概率较低时,主道和匝道智能网联车辆间不当的通信策略将降低系统的通行能力;当主道车辆产生概率较高时,主道与匝道智能网联车辆间进行通信,有助于提高系统的畅通性;若主道智能网联车比匝道智能网联车能够获取更多相邻车道的交通信息,则有利于提高匝道的畅通性。三、本文基于在不良气象条件下,道路的能见度、车辆的传感器和车辆间通信将会受到较大影响的现实,建立了智能网联环境下考虑不良气象影响的元胞自动机混合交通流模型,重点研究了能见度、通信故障和探测故障对智能网联交通流的影响。研究结果表明:不同能见度下,随着智能网联车占有率增大,系统流量均增大,交通事故概率降低;智能网联车通信故障率增大时,智能网联车的交通事故概率变化不明显;低能见度时,随着智能网联车探测故障率增大,普通车和智能网联车的交通事故概率均逐渐增大,探测故障比通讯故障对交通流的影响要更为明显。