智能网联技术是未来智能交通系统的发展趋势,然而智能网联车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)与人工驾驶车辆(Human-Driven Vehicle,HDV)共同构成的新型混合交通流将长期存在。如何充分利用CAV的网联及可管控特性,实现交通运行优化和道路资源利用效率提升,是新型混合交通流亟待解决的重要问题。现有混合交通流专用车道管控研究侧重于不同交通需求和CAV渗透率下的路权分配,并未充分考虑CAV与交通管控系统双向交互特性。针对上述不足,提出了“粒流协同专用车道”概念,简称粒流协同道。粒流协同道管控方法包括管控区域设置、车道设置以及粒流协同策略三部分。粒流协同策略的管控对象是CAV车流和CAV个体,旨在通过集中或分布式CAV管控实现道路管理优化。针对高速公路常规场景,设置单一管控区及粒流协同道,通过3组分布式CAV粒控策略,从CAV无协同换道、协同换道、专用道调速、全车道调速等4个方面实现了不同程度的管控,提升了车辆聚集性,仿真结果表明通行能力最高可提升17.0%。针对高速公路事故场景,设置调整、换道和恢复3个管控区,规定了各区粒流协同道的路权,通过分布式CAV流控的车头时距调整策略、集中式CAV粒控的车流均衡策略以及分布式CAV粒控的车道恢复策略实现了车道临时封闭情况下的交通协同管控,仿真结果表明通行能力最高可提升18.1%,车辆平均延误时间最高可减少336s。研究结果表明:粒流协同道管控方法通过增强CAV车流与混合车流的物理耦合度,并借助针对不同交通场景的协同策略,能显著提升道路通行能力,同时有效优化交通运行状况。
