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混合交通流环境下基于改进强化学习的可变限速控制策略

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交通运输系统工程与信息 2023年第3期23卷 110-122页

作者：韩磊张轮郭为安同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学电子与信息工程学院上海201804 同济大学中德工程学院上海201804

现有的可变限速(VSL)控制策略灵活性较差,响应速度较慢,对驾驶人遵从度和交通流状态预测模型的依赖性较高,且单纯依靠可变限速标志(VMS)向驾驶人发布限速值,难以在智能网联车辆(CAVs)与人工驾驶车辆(HDVs)混行的交通环境中实现较好的控... 详细信息

现有的可变限速(VSL)控制策略灵活性较差,响应速度较慢,对驾驶人遵从度和交通流状态预测模型的依赖性较高,且单纯依靠可变限速标志(VMS)向驾驶人发布限速值,难以在智能网联车辆(CAVs)与人工驾驶车辆(HDVs)混行的交通环境中实现较好的控制效果。对此,结合深度强化学习无需建立交通流预测模型,能自动适应复杂环境,以及CAVs可控性的优势,提出一种混合交通流环境下基于改进竞争双深度Q网络(IPD3QN)的VSL控制策略,即IPD3QN-VSL。首先,将优先经验回放机制引入深度强化学习的竞争双深度Q网络(D3QN)框架中,提升网络的收敛速度和参数更新效率;并提出一种新的自适应ε-贪婪算法克服深度强化学习过程中探索与利用难以平衡的问题,实现探索效率和稳定性的提高。其次,以最小化路段内车辆总出行时间(TTS)为控制目标,将实时交通数据和上个控制周期内的限速值作为IPD3QN算法的输入,构造奖励函数引导算法输出VSL控制区域内执行的动态限速值。该策略通过基础设施到车辆通信(I2V)向CAVs发布限速信息,HDVs则根据VMS上公布的限速值以及周围CAVs的行为变化做出决策。最后,在不同条件下验证IPD3QN-VSL控制策略的有效性,并与无控制情况、反馈式VSL控制和D3QN-VSL控制进行控制效果上的优劣对比。结果表明:在30%渗透率下,所提策略即可发挥显著控制性能,在稳定和波动交通需求情境中均能有效提升瓶颈区域的通行效率,缩小交通拥堵时空范围,与次优的D3QN-VSL控制相比,两种情境中的TTS分别改善了14.46%和10.36%。

关键词：智能交通可变限速控制改进竞争双深度Q网络混合交通流智能网联车辆深度强化学习

混合交通流下计及储能型柔性开关影响的交通-配电网联合规划

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电力系统保护与控制 2023年第22期51卷 108-119页

作者：卢慧谢开贵胡博邵常政王宇胡胤哲重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044

电动汽车(electric vehicle,EV)的大规模发展,使得交通网转变为电动汽车和燃油车(gasoline vehicle,GV)随机混合出行的复杂网络;配电网也转变为供需双侧不确定、“源-网-站-储”高效互动的低碳型电网。在新型交通-配电网耦合系统下,亟... 详细信息

电动汽车(electric vehicle,EV)的大规模发展,使得交通网转变为电动汽车和燃油车(gasoline vehicle,GV)随机混合出行的复杂网络;配电网也转变为供需双侧不确定、“源-网-站-储”高效互动的低碳型电网。在新型交通-配电网耦合系统下,亟需研究交通和配电网的联合规划方法,以满足EV时空充电需求,保障交通和配电网的安全可靠运行。为此,基于EV和GV的实时能耗特性差异,建立了混合交通流分配模型,以充分反映GV对EV出行和充电行为的影响,进而建立了混合交通流下的交通网多阶段规划模型。此外,考虑储能型柔性开关(energy storage integrated soft open points,E-SOP)的运行特性,协同“源-网-站-储”,建立了E-SOP影响的配电网多阶段规划模型。结合交通-配电网物理和“流量-功率”耦合约束,实现了交通-配电网的联合规划。根据Sioux Falls交通网和IEEE 69节点配电网组成的耦合系统算例测试,验证了所提联合规划模型比独立规划的总成本减少了7.21%,并且E-SOP的接入能减少系统无功出力和电压波动。

关键词：混合交通流储能型柔性开关交通网配电网联合规划

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混合交通流作用下大跨径桥梁车辆荷载效应分析

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同济大学学报（自然科学版） 2023年第12期51卷 1859-1867,1909页

作者：魏祎张太科阮欣金泽人同济大学土木工程学院上海200092 广东湾区交通建设投资有限公司广东广州511462

卡车列队是一种通过自动控制、无线通讯等技术实现卡车成队近距离跟驰的交通模式,小间距行驶的车队直接导致桥面重车密度增加,且对于大跨径桥梁其可以容纳的卡车队数多,结构的整体和区段性能均可能受到影响。为研究卡车列队的荷载效应... 详细信息

卡车列队是一种通过自动控制、无线通讯等技术实现卡车成队近距离跟驰的交通模式,小间距行驶的车队直接导致桥面重车密度增加,且对于大跨径桥梁其可以容纳的卡车队数多,结构的整体和区段性能均可能受到影响。为研究卡车列队的荷载效应水平及其与普通车辆形成的混合交通流对桥梁结构的影响,评估现行规范的适用性,调研了国内外关于卡车列队的实际测试和理论研究,基于在役大跨径桥梁的实测交通流数据,提出了卡车列队荷载模型和混合交通流模拟方法。以一座大跨径悬索桥为主要背景工程,考虑实际的桥梁运行情况,实现了混合交通流模拟,研究了代表性混合交通场景中结构的车辆荷载效应水平和安全性,分析了卡车列队模式以及混合交通流对于大跨径悬索桥汽车荷载效应的影响。分析结果表明,混合交通流作用下的荷载效应水平较普通车辆车流有明显提高,但仍低于规范加载值。不同加载场景下的效应值约为规范值的35%~80%,现行规范对于卡车列队参与的混合交通流作用下结构的整体效应和区段效应均可提供较好的安全裕度,能够保证桥梁在未来相应运营状态下的安全服役。

关键词：大跨径桥梁车辆荷载混合交通流卡车列队整体效应区段效应

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混合交通流参数之间的关系

华中科技大学学报（自然科学版） 2005年第7期33卷 97-99页

作者：熊烈强王富李杰彭少民武汉工业学院交通研究所湖北武汉430023 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

定义超车换道流量与干道流量的比值为超车换道率.通过对混合交通流动力学模型的特征关系式进行积分,得到了混合交通流参数之间的函数关系.分析流量、密度和超车换道率之间函数的极值,确定了混合交通流中超车换道率的变化范围.当超车换... 详细信息

定义超车换道流量与干道流量的比值为超车换道率.通过对混合交通流动力学模型的特征关系式进行积分,得到了混合交通流参数之间的函数关系.分析流量、密度和超车换道率之间函数的极值,确定了混合交通流中超车换道率的变化范围.当超车换道率为0时,道路通行能力最大;超车换道率为-1时,道路通行能力最小.采用实测数据对混合交通流参数之间的关系进行了验证.结果表明两者符合较好.

关键词：混合交通流动力学模型超车换道率参数关系

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混合交通流环境下信号配时研究

公路交通科技 2003年第4期20卷 80-83,91页

作者：高海军陈德望陈龙中国科学院自动化研究所北京100080

交通路口的信号配时大多采用只考虑机动车辆影响的F 韦伯斯特 B 柯布理论 ,不适合中国混合交通流的特点。本文考虑混合交通流环境下机动车和非机动车辆对信号配时的影响 ,对F 韦伯斯特 B 柯布信号配时公式进行改进 ,提出适合中国国情... 详细信息

交通路口的信号配时大多采用只考虑机动车辆影响的F 韦伯斯特 B 柯布理论 ,不适合中国混合交通流的特点。本文考虑混合交通流环境下机动车和非机动车辆对信号配时的影响 ,对F 韦伯斯特 B 柯布信号配时公式进行改进 ,提出适合中国国情的交通路口信号配时计算公式。最后通过北京市体育馆西路路口的实测交通数据验证信号配时公式有效性。

关键词：混合交通流交通路口信号配时

混合交通流环境下基于MSIF-DRL的网联自动驾驶车辆换道决策模型

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北京交通大学学报 2023年第5期47卷 148-161页

作者：韩磊张轮郭为安同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学电子与信息工程学院上海201804 同济大学中德工程学院上海201804

现有的网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicles,CAV)换道决策模型鲁棒性较差,存在安全隐患,且单纯依赖自车信息、较小范围内的感知信息,难以在CAV与人工驾驶车辆(Human-Driven Vehicles,HDV)混行的环境中推断出最优动作.综... 详细信息

现有的网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicles,CAV)换道决策模型鲁棒性较差,存在安全隐患,且单纯依赖自车信息、较小范围内的感知信息,难以在CAV与人工驾驶车辆(Human-Driven Vehicles,HDV)混行的环境中推断出最优动作.综合考虑感知信息、自车以及车-车通信(Vehicle-to-Vehicle,V2V)范围内上、下游CAV信息,提出一种混合交通流环境下集成多源信息融合的深度强化学习(Multi-Source Information Fusion Deep Reinforcement Learning,MSIF-DRL)端到端网联自动驾驶换道决策模型.首先,构建含有多源信息的状态空间,并为不同信息分配权重;其次,通过编码网络将各种动态信息编码到高维特征空间,进行信息融合得到特征图;然后,将其扁平化送入拥有优先经验回放机制的竞争双深度Q网络中,进行动作的选择和评估;最后,分别设计适用于主线、匝道CAV的奖励函数引导所提MSIF-DRL模型解决高速公路合流区驾驶场景中CAV的自由以及强制换道问题.基于SUMO软件在各种仿真条件下进行实验,将所提出的MSIF-DRL换道决策模型与现有换道模型进行比较,验证其有效性和优越性.研究结果表明:相较于现有模型,所提MSIF-DRL模型在各种仿真条件下均拥有最高的奖励值、换道成功率、合流成功率、平均行车速度、舒适性以及最低的碰撞风险,其中换道成功率、合流成功率、平均行车速度最大分别提升了29.17%、27.71%、17.43%;随着渗透率的提高,该模型在处理混合交通流环境下CAV的换道决策问题时拥有更强的性能和鲁棒性.

关键词：智能交通网联自动驾驶深度强化学习换道决策模型多源信息融合混合交通流

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车辆的长度和速度对单车道混合交通流的影响

物理学报 2007年第2期56卷 740-746页

作者：肖瑞杰孔令江刘慕仁广西师范大学物理与电子工程学院桂林541004

在NaSch交通流模型的基础上,建立了单车道上由两种长度不一样、可分别以不同最大速度行驶的车辆构成的混合交通流模型.在周期性边界条件下,通过计算机模拟研究了车辆的长度、最大速度和混合比例系数对混合交通流的影响.

关键词：元胞自动机混合交通流计算机模拟

双车道多速车辆混合交通流元胞自动机模型的研究

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物理学报 2005年第8期54卷 3516-3522页

作者：郑容森谭惠丽孔令江刘慕仁玉林师范学院物理与信息科学系玉林537000 广西师范大学物理与信息工程学院桂林541004

把NaSch模型的刹车概率分开为独立的加速和减速概率,引入转道规则,建立了双车道多速车辆的混合交通流模型.通过计算机数值模拟,得出了不同参数下混合交通的速度和流量与密度关系的基本图.结果表明,转道概率、混合比例和加减速概率对混... 详细信息

把NaSch模型的刹车概率分开为独立的加速和减速概率,引入转道规则,建立了双车道多速车辆的混合交通流模型.通过计算机数值模拟,得出了不同参数下混合交通的速度和流量与密度关系的基本图.结果表明,转道概率、混合比例和加减速概率对混合交通都有重要的影响,慢车的特性对混合交通起着决定性的作用.

关键词：元胞自动机模型双车道混合交通流车辆多速计算机数值模拟交通流模型刹车概率密度关系混合比例 h模型基本图加减速决定性

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交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究

物理学报 2014年第1期63卷 82-89页

作者：张兴强汪滢胡庆华北京交通大学交通运输学院城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室北京100044 天津经济技术开发区西区办公室天津300462

本文以右转机动车和直行自行车为对象研究交叉口混合交通流特性.基于交叉口机非干扰特性,将机动车元胞模型和自行车元胞模型进行了耦合,建立了考虑自行车穿越机动车延时、机动车穿越自行车间隙和冲突区占据处置等规则的交叉口混合交通... 详细信息

本文以右转机动车和直行自行车为对象研究交叉口混合交通流特性.基于交叉口机非干扰特性,将机动车元胞模型和自行车元胞模型进行了耦合,建立了考虑自行车穿越机动车延时、机动车穿越自行车间隙和冲突区占据处置等规则的交叉口混合交通流元胞自动机模型(NS-BCA).对右转机动车与直行自行车混合交通流进行了仿真,从流量-车辆到达率关系、交通流相位相变、交通流相位-到达率-混合交通流状态等方面研究了交叉口混合交通流的机非干扰机理.

关键词：混合交通流机非干扰元胞自动机微观仿真