智能网联环境下多车道异质交通流建模与仿真

来源：交通运输系统工程与信息杂志2022年第6期北京时间：

作者：单肖年, 万长薪, 李志斌, 张小丽, 曹昌衡

单位：1. 河海大学，土木与交通学院，南京 210024；2. 东南大学，交通学院，南京 211189；3. 上海市政交通设计研究院有限公司，上海 200030

摘要：为探究智能网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle, CAV)与人工驾驶车辆(Human Driving Vehicle, HDV)混合行驶的多车道异质交通流运行特征，本文剖析了异质交通流中不同类型车辆的跟驰模式，提出不同类型车辆双车道及多车道换道模型，进而构建了多车道异质交通流仿真模型，并分析了不同CAV混入率下的道路通行能力及换道行为特征。研究结果表明，随着CAV渗透率的提高，单车道通行能力由1678 pcu·h-1提升至4200 pcu·h-1，交通流临界密度由25 pcu·km-1增长至35 pcu·km-1，同一渗透率下不同车道数的道路通行能力及临界密度值呈现显著差异性。异质交通流换道行为呈现三阶段特征：在低密度下，不同类型车辆均可自由行驶及换道；密度在20~100 pcu·km-1时，车辆换道频率呈“上凸”状，CAV渗透率越高，HDV凸形峰值越大，而CAV峰值较低；在高密度下，受可换道空间的约束，不同类型车辆均无法完成换道。此外，进一步讨论了不同CAV渗透率及密度条件下的异质交通流仿真效益，包括交通量提升及秩序改善特征等。研究成果有助于理解智能网联环境下多车道异质交通流运行状况，为未来异质交通流管理提供理论参考。

关键词：交通工程,异质交通流,通行能力,换道模型,智能网联

基金资助：国家自然科学基金(52002113)；江苏省自然科学基金(BK20200526)；中央高校基本科研业务费专项资金(B220202009)