[发明专利]一种雾天环境下基于CA-SIR模型的高速公路拥挤传播方法

说明书

本发明涉及高速公路交通流运行状态技术领域，且公开了一种在雾天环境下基于CA‑SIR(CA‑SIR，Cellular Automata‑Susceptible,Infected,Removed，元胞自动机‑传染病)模型的高速公路拥挤传播方法，包括以下步骤：1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)。该雾天环境下的高速公路拥挤传播方法，通过充分考虑雾天环境下不同能见度对交通流影响的差异，在结合不同能见度对驾驶视距和交通拥挤的影响的基础上，建立雾天环境下的车辆换道规则和制动概率，标定高速公路拥挤传播的关键参数，实现定量分析雾天环境下不同能见度对高速公路交通流影响，由不同能见度下的车辆速度特性得出高速公路拥挤传播各时间点的拥挤车辆演化发展，达到了完成雾天环境下不同能见度的高速公路交通拥挤传播机理研究的目标。

技术领域

本发明涉及高速公路交通流运行状态技术领域，具体为一种雾天环境下基于CA-SIR(CA-SIR，Cellular Automata-Susceptible，Infected，Removed，元胞自动机-传染病)模型的高速公路拥挤传播方法。

背景技术

高速公路由于其全程封闭、行驶速度高、出入口间距长等特点，一旦发生拥挤，持续时间长且影响严重，甚至会带来次生的交通事故，影响主线运行的可靠性，而雾天环境会对高速公路上的路面状况、车辆性能、能见度和驾驶员行为产生显著负面影响。因此分析雾天环境下不同能见度对高速公路交通拥挤传播的影响，构建拥挤传播模型并确定雾天环境下的关键参数，探究雾天环境下高速公路的拥挤传播机理，是科学制定未来交通管理与控制策略、缓解雾天时高速公路拥挤状态的有效途径。

目前存在的雾天环境相关研究，大多集中在雾天环境下能见度对驾驶行为的影响以及对交通流运行特性的影响，对于交通流拥挤，特别是在高速公路上其拥挤的形成、传播与消散等状态演化，缺乏系统深入的探究，个别涉及雾天环境下的车辆跟驰表现的研究，也局限于设定好基础条件的微观场景，没有考虑到雾天环境下不同能见度对交通流影响的差异，不能很科学的套用于整体高速公路环境，无法做到宏观上缓解雾天环境下高速公路的交通流拥挤情况，同理已有的研究模型其关键参数的标定也不具备适用性，因此本发明分析雾天环境下不同能见度对交通流拥挤影响的定量关系，标定宏观场景下的模型关键参数，给出雾天环境下高速公路交通拥挤传播机理以解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种在雾天环境下的高速公路拥挤传播方法，具备可定量分析雾天环境下不同能见度对高速公路交通流影响的优点，解决了现有技术无法做到考虑不同能见度场景的条件下，实现获取雾天环境下高速公路拥挤传播演化机理的问题。

(二)技术方案

为实现上述宏观上分析雾天环境下不同能见度对高速公路交通流拥挤影响的目的，本发明提供如下技术方案：一种雾天环境下基于CA-SIR模型的高速公路拥挤传播方法，包括以下步骤：

1)、分析在雾天环境不同能见度下的元胞CA模型设置，将所述元胞CA模型设置的目标分为三个：以高速公路三车道模型为基础设定元胞数量及场景车道长度、以高速公路上行驶的限速要求规定模型车辆最大车速、以各能见度下限速条件设定元胞自动机模型中的限速；每个元胞长度为5m，相关的车道长度、车辆速度分别用“元胞，元胞/秒”表示；

2)、分析不同能见度下的场景分类问题，将场景分类阶段的目标分为两个：以雾天能见度计算驾驶员可视距离、以不同能见度下最小行车车距判定场景分类标准，如下表所示：

3)建立轻雾、中雾、大雾能见度下，场景一的跟驰换道规则：