没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于动态清空距离的特殊车辆与CAVs混合车道控制.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 104 浏览量
2022-11-28
20:31:49
上传
评论
收藏 274KB DOCX 举报
温馨提示
试读
13页
基于动态清空距离的特殊车辆与CAVs混合车道控制.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
0. 引言
救护车和消防车等应急车辆的畅通和公交车等优先级车辆的通行是道路交通管理的基
本内容
[1-2]
,许多相关控制方法已得到具体工程应用,如针对公交优先的专用道设置方法
[3-
4]
、应急通道设置,以及管控措施
[5-6]
等。这些方法在一定程度上实现了特殊车辆的优先通
行,但也存在一定弊端。一方面,专用道的设置使其他车辆可用道路空间减少,在交通需
求较高时会加剧道路拥堵
[7]
;另一方面,强制换道等控制措施受到技术手段限制,实施难
度大且效果有限
[8]
。因此,如何解决这些问题是提高道路交通管理能力的关键之一。
智能网联车(connected and automated vehicles,CAVs)能通过信息交互实现精细化和
动态化的车道管理策略,为提高道路通行能力、多优先级车辆综合控制提供了技术支持
[9-
10]
。但 CAVs 的发展不是一蹴而就的,Litman
[11]
指出人工车辆(human-driven vehicles,
HVs)与 CAVs 构成的混行交通将在未来较长时间存在。在混行交通中,受 HVs 的干扰,
特殊车辆优先通行在很多情况下无法得到保障
[12]
。对此,赵鑫
[13]
和 Winsor
[14]
提出设置专用
车道方法来排除 HVs 的干扰;Xiao 等
[15]
、刘悠冉
[16]
和 Levin 等
[17]
则改造已有专用道,在不
影响特殊车辆通行的前提下允许部分 CAVs 进入专用道行驶。这些方法既保证了特殊车辆
的优先通行,又提高了专用道的空间利用效率。然而,已有研究集中在保障公交优先通行
的车道控制方法,特别是公交专用道控制方法上,不涉及应急车辆的优先通行,且大部分
研究基于整条路段进行车辆控制,存在一定空间局限性
[18]
。
清空距离是车道控制方法中保障特殊车辆优先通行、扩大空间适用范围的关键参数
[18]
。Zyryanov 等
[19]
指出已有的公交专用道控制策略研究经常忽略私家车流量、公交发车频
率和清空距离部署长度对道路整体通行能力及车速提升的影响,但三者的不同组合会获得
不同的实施效果。对此,Wu 等
[20]
针对公交专用道的不同静态清空距离长度在不同交通条
件下的控制效果展开了研究,获得了静态清空距离长度与车流量等交通条件的最佳组合;
Ma 等
[21]
进一步将道路划分为多段长度相等的静态清空区域,通过组合不同数量的清空区
域,在保障公交优先基础上提高了专用道的空间利用率。但在道路混合交通中,Rau 等
[22]
发现静态清空距离受到其特性和适用范围限制,仍然存在车道闲置空间过长或无法完全清
除特殊车辆下游干扰车辆的局限性。为了克服这些限制,Xie 等
[23]
提出在公交专用道上设
置动态清空距离的方案,扩大了清空距离的适用范围。宋现敏等
[24]
提出了 1 种公交专用道
的动态清空距离确定方法,根据公交车到达状态和排队长度动态决策清空距离,有效提高
了公交专用道的空间利用率。然而,考虑到应急车辆不受信号控制和高优先级等特点,现
有动态清空距离模型和设置方案不能直接应用于应急车辆优先通行控制中。
综上所述,目前国内外相关研究多集中于公交专用道的控制方法,仅强调公交车等一
般优先级车辆在空间上的车道控制策略,较少有对应急车辆优先通行问题的讨论,尤其忽
略了应急车辆与公交车等混合行驶时控制策略的动态决策。在车道清空控制方面,现有研
究大部分通过仿真实验设置静态的清空距离,不仅无法满足多优先级特殊车辆的通行需
求,还存在适用范围有限的局限性。少数关于动态清空距离的研究也未考虑与 CAVs 准入
准出规则和交叉口预测排队过程的联合优化,在通勤高峰时段可能因“特殊车辆进入路段
时,车道下游阻碍车辆已积累过多”,使特殊车辆优先无法得到保障。
基于此,设置多优先级特殊车辆与 CAVs 混合使用的专用车道,或改造已有公交车道
为该专用车道;建立专用车道上“随特殊车辆优先级和预测排队状态变化而进行动态决策”
的动态清空距离模型。同时,建立车辆换道决策控制模型,提出专用车道控制策略,通过
仿真实验予以验证。
1. 动态清空距离模型
1.1 研究对象
以图 1 所示的 4 车道城市道路为研究对象,对相邻交叉口之间路段中正常行驶的车辆
进行控制。其中,最外侧车道为仅允许特殊车辆与 CAVs 使用的专用车道,其他 3 条车道
供 HVs 和 CAVs 行驶。行驶车辆分为 HVs、一般 CAVs 和特殊车辆(配备智能网联车设
备),其中特殊车辆包括应急车辆(如消防车、救护车等)和一般优先级车辆(如公交车
等)。CAVs 之间能够通过信息交互获得道路实时交通信息。
图 1 动态清空距离示意图
Figure 1. Dynamic clear distance diagram
下载: 全尺寸图片 幻灯片
在该专用车道内,特殊车辆的优先通行通过动态清空距离的激活来实现,见图 1。当
专用车道无特殊车辆行驶时,CAVs 在自由行驶;当特殊车辆进入本路段专用车道时,根
据特殊车辆到达状态和交叉口排队预测状态激活动态清空距离,向该清空距离范围内的
CAVs 发送换道信号,同时禁止其他车道 CAVs 进入清空距离范围。
动态清空距离的激活长度对专用车道利用率和特殊车辆优先通行有着重要的影响
[24]
,
清空距离过长会导致下游路段车道长时间空置,造成专用车道整体利用率降低;清空距离
过短则无法完全排除下游 CAVs 的干扰,造成特殊车辆延误。
1.2 交叉口排队预测
基于下游交叉口信号配时方案和 CAVs 共享信息的动态队列预测模型可以获得在第 n
个信号周期内交叉口 j 的最大排队长度 L
q
jn
和其队列末端开始消散时间 t
q
j
,见式(1)~
(3)。
Ljnq=xjsl−Lj(n−1)rq−w1(tjq−Tjnrs)Lqjn=xslj−Lrqj(n−1)−w1(tqj−Trsjn)
(1)
tjq=w1Tjnrs−w2Tjngs−Lj(n−1)rqw1−w2tqj=w1Trsjn−w2Tgsjn−Lrqj(n−1)w1−w2
(2)
w1=qkkjam−qk/vfw1=qkkjam−qk/vf
(3)
式中: xjslxslj 为交叉口 jj 停车线的纵向位置坐标, mm; Lj(n−1)rqLrqj(n−1)为第 n−1n−1
个周期内交叉口 jj 末消散的剩余队列长度, m;Tjngsm;Tgsjn 和 TjnrsTrsjn 分别为第 nn 个信
号周期内交叉口 jj 的绿灯开始时间和红灯开始时间, s;w1s;w1 为排队冲击波速
度, m/s;w2m/s;w2 为冲击波消散速度, m/sm/s。在信号灯周期和实际道路条件不发生变化
的情况下, 交叉口阻塞流和饱和流的特征值不会发生变化, 基于选定区域的实际测量结
果, w2w2 被假定为 3.34 m/s3.34 m/s 的恒定值; qkqk 为第 kk 个时间段下游交叉口的到达
流量, veh/s;kjamveh/s;kjam 为阻塞密度, veh/m;vfveh/m;vf 为自由流速度, m/sm/s。
特殊车辆到达下游交叉口的状态见图 2,点 A 和点 B 分别表示特殊车辆加入排队队
列和从队列中开始消散的位置。特殊车辆的到达状态见式(4)~(5)。
tjsl=tk+xjsl−xkvktslj=tk+xslj−xkvk
(4)
tjA=tk+xjsl−Lj(n−1)rq−xkvk+w1tAj=tk+xslj−Lrqj(n−1)−xkvk+w1
(5)
图 2 特殊车辆到达交叉口状态
Figure 2. Arrival status of special vehicles at intersection
下载: 全尺寸图片 幻灯片
式中: tjsltslj 为车辆保持当前速度畅通到达第 jj 个交叉口停车线位置的时刻, s;tjAs;tAj
为特殊车辆保持当前速度加人下游交叉口排队队列的时刻, s;vks;vk 为 kk 时刻车辆速
度, m/s;tkm/s;tk 为第 kk 个时间步长的时刻, ss。
剩余12页未读,继续阅读
资源评论
罗伯特之技术屋
- 粉丝: 3651
- 资源: 1万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功