网联高速公路合流区基于间隙优化的车辆协同控制方法

来源：交通运输系统工程与信息杂志2025年第4期北京时间：

作者：王连震, 沈超文, 王宇萍, 薛淑祺

单位：1. 东北林业大学，土木与交通学院，哈尔滨150040；2.哈尔滨市城乡规划设计研究院，哈尔滨150000；3. 长安大学，运输工程学院，西安710064

摘要：入口匝道车辆可利用主线车辆换道生成的合流间隙，以车队的形式汇入主线。基于此，面向网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicles, CAVs)和网联人工驾驶车辆(Connected Human-driven Vehicles, CHVs)的混合交通流，提出一种高速公路合流区基于间隙优化的协同控制(Gap-Optimized Cooperative Merging Control, GOCMC)方法。GOCMC通过构建车辆换道对主线及匝道交通流的综合效益模型，以最大化综合效益为目标，实现主线车辆换道与匝道车辆编队的协同控制，并结合车辆类型和功能特性，差异化控制下游车辆行驶轨迹。仿真结果表明：在不同交通流量下，应用GOCMC后，车辆通过控制区域的平均车速有所提高，且平均延误显著减少。即使在高交通需求(1800veh·h-1·ln-1)下，相较于无控制方案，平均车速仍可提升24.21%，平均延误可减少49.50%；与匝道合流协同控制方法(Cooperative On Ramp Merging Control, CORMC))相比，GOCMC在低渗透率和高匝道流量比下表现出更好的通行效率。敏感性分析显示，增加CAV渗透率可提高合流区通行效率，该效果在低渗透率场景下更为显著；CHV换道依从性对通行效率提升有限，但GOCMC通过周期性优化，有效降低了CHV换道行为随机性带来的影响。

关键词：智能交通,协同控制,合流间隙优化,车辆编队,高速公路合流

基金资助：黑龙江省自然科学基金联合引导项目(PL2024E013)；长安大学中央高校基本科研业务费专项资金(300102344501-1-1)。