基于STCA模型的智能網(wǎng)聯(lián)車輛換道規(guī)則研究

吳登輝

浙江師范大學 浙江 金華 321004

1 研究方法

1.1 人工駕駛車輛換道模型

車輛有換道動機才能換道，實現(xiàn)車輛的換道需要兩個前提條件：

安全條件：若車輛進行換道，首先要保證不能與其他車輛發(fā)生沖突，要保證車輛的安全。

換道動機：車輛的駕駛員是否想進行換道。

為此，Chowdhury等人提出了對稱換道規(guī)則的雙車道元胞自動機模型(STCA模型)[1]。這個模型是以單車道元胞自動機模型為基礎，引入了換道規(guī)則。其換道規(guī)則如下：

1.2 智能網(wǎng)聯(lián)車輛換道模型

由于智能網(wǎng)聯(lián)車輛有自動車的特點， STCA換道規(guī)則過于苛刻，尤其是換道安全間距設置為是不合理的，無法滿足智能網(wǎng)聯(lián)車輛的換道需求，造成道路資源的浪費。

首先，分析換道風險度的概念，車輛在換道時具有一定的風險，風險主要來自于換道車輛與相鄰車道后方車輛的沖突風險，其大小主要取決于換道并行駛1個單位時間后，該車輛與后方車輛的間距為保證安全，令作為兩車之間的緩沖距離，并以此推導出適用于智能網(wǎng)聯(lián)車輛換道的STCA-Ⅰ模型。

安全條件：

2 仿真結果

本文采用NaSch模型作為車輛模型，建立了長度為1km的雙車道模型，人工駕駛車輛和智能網(wǎng)聯(lián)車輛均占一個元胞，一個元胞長度為5m。邊界設置為周期性循環(huán)，初始狀態(tài)下車輛隨機分布在雙車道上，初始速度為隨機速度。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車和工人駕駛車輛速度密度圖，橫坐標為密度，縱坐標為速度。智能網(wǎng)聯(lián)汽車和工人駕駛車輛流量密度圖橫坐標為密度，縱坐標為流量。橙色曲線代表智能網(wǎng)聯(lián)汽車的換道模型（STCA-Ⅰ），藍色曲線代表人工駕駛車輛換道模型（STCA）。

可以看出智能網(wǎng)聯(lián)車輛的換道模型提高了交通流的速度和流量，從而提高了道路資源的利用率。

3 結束語

隨著通信技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，在未來的城市道路上會出現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車，本文通過對經(jīng)典的STCA換道模型進行改進，提出了智能網(wǎng)聯(lián)車輛的換道模型，并且進行模擬仿真，得到智能網(wǎng)聯(lián)車輛換道模型會提高交通流的速度和流量，從而提高道路資源的利用率。