自适应巡航控制和协同式自适应巡航控制车辆对交通流的影响研究

The adaptive cruise control (ACC) and cooperative ACC (CACC) systems have an important role to improve traffic safety, the efficiency of capacity, etc. The project studies the variable time headway policy that reflects the complex and varied driving environment, and builds the control law for ACC system and multi-anticipative algorithm for CACC system. The manual vehicles are described by car-following models. Then the microscopic model of the impact of ACC/CACC systems is constructed. The impact of ACC vehicles on traffic flow stability, road capacity and travel time are investigated. The evolution mechanism of the mixed traffic flow and the traffic flow characteristics are analyzed. For the mixed traffic of ACC and manual vehicles, ACC and manual vehicles are divided into different classes, and then the multiclass gas-kinetic model is developed. This model is extended to the multiclass macroscopic model. The numerical method is designed based on the high-resolution relaxed scheme. The impact of ACC vehicles on traffic flow and the suppression of traffic jam are studied. The project will reveal the impacts of ACC/CACC vehicles on traffic flow by means of microscopic modeling, macroscopic modeling and numerical simulation, and the achievements will provide the theoretical basis for the intelligent management and control of highways.

自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)和协同式自适应巡航控制(Cooperative ACC, CACC)系统具有改善交通安全性、提高通行效率等重要作用。项目研究反映复杂多变行车环境的可变车头时距策略，建立ACC系统的控制律和CACC系统的多预期控制算法，结合普通车辆的跟驰模型，构建对ACC/CACC车辆影响进行分析的微观模型，探讨ACC/CACC车辆对交通流稳定性、道路通行能力、行程时间等的影响，分析混合车流的演化规律和交通流特性。对ACC车辆与普通车辆组成的混合车流，将两类车辆都分为不同车种，建立多车种动力学模型，并推广为宏观模型。基于高分辨率完全松弛格式，为模型设计数值计算方法，研究ACC车辆对交通流的影响和对拥堵的抑制程度。项目通过微观、宏观建模与数值模拟，揭示ACC/CACC车辆对交通流的影响规律，为智能化高速公路的管理和控制提供理论依据。

自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)和协同式自适应巡航控制(Cooperative ACC, CACC)车辆在较长一段时期内将与手动驾驶车辆在道路上共存，因此研究这种混合交通流具有重要的现实意义。项目提出了一种ACC/CACC系统的可变车头时距间距策略，策略对复杂的交通环境具有良好的适应性。设计了ACC/CACC系统上层控制器，研究不同ACC/CACC车辆渗透率对于道路交通流的影响，揭示了混合车流的演化规律和交通流特性。构建了CACC车辆的多预期控制模型，考虑车车通讯和CACC车辆的协同控制，设计了CACC车辆的换道规则，研究不同CACC车辆渗透率对于道路交通流稳定性和通行能力的影响，揭示了CACC车辆对交通流的影响规律和对拥堵的抑制程度。建立了固定通信拓扑和切换通信拓扑下，网联自动驾驶车辆队列的一致性控制模型，刻画车队协作的演化过程，剖析智能车路系统中车辆协作机理。对由网联自动驾驶车辆和有人驾驶车辆组成的混合车队，考虑不同类型车辆的特性，建立了混合车队模型，分析不同有人驾驶车辆渗透率、不同类型车辆次序对混合车队的影响，为研究混合交通流特性提供一定的理论指导。建立了智能网联环境下双向视野的微观交通流模型，并推广为宏观模型。基于半离散中心迎风格式，为宏观交通流模型设计了高分辨率数值计算方法。