[发明专利]一种混合交通流车队强度计算及基本图模型构建方法

说明书

本发明公开了一种混合交通流车队强度计算及基本图模型构建方法，混合交通流由智能网联汽车CAVs和人工驾驶汽车HDVs组成，且车辆分布在一条单车道单方向的路段上，当混合交通流内部存在连续2辆及以上CAVs车辆时，认为其形成了一个智能网联车队，通过实际组成车队的CAVs数量占混合交通流中CAVs总数的比例表示混合交通流的车队强度，解析表达式为：本发明给出了智能网联混合交通流车队强度的计算方法，并基于车队强度构建基本图模型，对于交通规划中如何合理利用车队强度特性以提高交通效益具有一定的参考意义。

技术领域

本发明属于交通工程技术领域，特别涉及一种混合交通流车队强度计算及基本图模型构建方法。

背景技术

已有研究表明未来一段时间内交通流将主要以智能网联汽车(Connected andAutomated Vehicles,CAVs)和人工驾驶汽车(Human-driven Vehicles，HDVs)组成的混合交通流形式存在。随着CAVs渗透率的增长，交通流中前后跟驰的多辆CAVs可以依靠车间通讯等技术形成较为稳定的队列，这种CAVs车队的形成往往与CAVs的聚集程度有关，我们称其为车队强度。在混合交通流特性的研究方面，车队强度与其影响的引入是十分缓慢且隐性的，许多研究通过CAVs渗透率带来的车辆聚集程度隐性增长证明了车辆聚集程度是影响混合交通流通行能力、安全性等特性的一个重要因素。而不同交通状态下CAVs聚集程度各不相同，即车队强度各不相同，因此，对于网联车环境下考虑车队强度的混合交通流基本图模型及安全评估研究对于完善混合交通流在车队强度研究上的不足、合理提高车队强度水平以提升交通流容量和安全等效益具有重要意义。

在较早的研究中，鲜有研究对于车队强度有明确定义，只是从不同角度对车辆聚集程度或其影响进行了讨论。近年有学者将车队强度定义为CAVs在混合交通流中的聚集/分布状态，在该定义上虽然能够对最大值和最小值进行分析讨论，但是当车队强度在其他取值范围内时，CAVs将以何种形式或何种比例存在于混合交通流中尚不明确，因此，考虑车队强度的基本图研究不够完善。此外，由于定量计算公式的缺乏，目前的研究难以通过仿真模拟手段对考虑车队强度的混合交通流安全性等特性进行分析评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能网联混合交通流车队强度的计算方法，并利用车队强度构建基本图模型，对于交通规划中如何合理利用车队强度特性以提高交通效益具有一定的参考意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种混合交通流车队强度计算方法，混合交通流由智能网联汽车CAVs和人工驾驶汽车HDVs组成，且车辆分布在一条单车道单方向的路段上，当混合交通流内部存在连续2辆及以上CAVs车辆时，认为其形成了一个智能网联车队，通过实际组成车队的CAVs数量占混合交通流中CAVs总数的比例表示混合交通流的车队强度，解析表达式为：

其中，E是CAVs车队强度；N是道路上车辆的总数，包括HDVs和CAVs；p是CAVs渗透率；K是混合交通流中CAVs组成车队的总数；n_i是混合交通流中第i个CAVs车队的规模，同时始终存在n_i≥2。

本发明的另一个目的是提供一种混合交通流基本图模型构建方法，包括以下步骤：

S1、分析混合交通流车辆跟驰模式；设定四种跟驰模式：h_h表示不考虑前车类型，HDVs作为后车对应的车头间距；h_f表示CAVs作为后车，前车同为CAVs对应的车头间距；h_l表示车队头车CAVs作为后车，前车为HDVs对应的车头间距；h_s表示单独行驶的CAVs作为后车，前车为HDVs对应的车头间距；根据不同的跟驰模式特征，采用不同的跟驰模型来描述车辆跟驰特性：人工驾驶车辆HDVs选择IDM模型、CAVs车队队内车辆选择CACC模型、未组成车队的CAVs和无法与前车通信的车队头车CAVs均选择ACC模型；