[发明专利]基于元胞自动机的双车道自动-手动驾驶车辆交通流仿真方法

说明书

本发明公开了基于元胞自动机的双车道自动‑手动驾驶车辆交通流仿真方法，特点是先建立城市仿真道路以及在仿真道路上设置仿真车辆集合，然后建立自动‑手动驾驶车辆的元胞自动机模型，并设定模型中的车辆的运行判断规则和换道判断规则；最后将车辆的仿真参数输入元胞自动机模型中，对混行状态下的自动‑手动驾驶车辆车队进行交通流仿真模拟；优点是通过对混合交通流数值仿真结果分析，可研究在不同的自动驾驶车辆和手动驾驶车辆的比例下，车队的离散特性变化；且通过研究自动驾驶车辆占车队总车辆数的比例对车队离散特性的影响，所得出的结论较为符合传统车队（即手动驾驶车辆车队）离散模型的结论，也和现实情况相符。

技术领域

本发明涉及交通流仿真技术领域，尤其涉及基于元胞自动机的双车道自动-手动驾驶车辆交通流仿真方法。

背景技术

目前交通仿真正成为验证信号交叉口交通控制方案有效性的重要方法，特别是城市道路由于交叉路口多，车流通行情况复杂，更加需要通过交通流仿真来控制和优化道路信号配时。而在交通流仿真中分析车队的离散性是一种常用的方式，传统的车队离散性模型主要基于速度分布的假设进行推导，派西(Pacey)利用正态分布函数描述了车队离散特性，其假设是每辆车从上游停车线驶向下游停车线的过程中，车辆保持恒定不变的行驶速度，但整个车队中各辆车有不同的行驶速度，而且行驶速度的频率分布服从变换的正态分布。罗伯逊(Robertson)使用几何分布函数对车队离散现象进行了建模，推导出了到达函数以预测车辆随时空变化的到达率。

而随着科技的进步，自动驾驶技术(即无人驾驶)是汽车未来发展的一个趋势。自动驾驶技术是指汽车依靠视觉计算、人工智能、全球定位和雷达等系统共同协作，通过车载传感器、控制器和执行器装置，让车载的系统自动地驾驶车辆的技术。其集成了传感技术、通讯技术、智能决策技术、车辆控制技术和数据平台等多项技术，具有安全性、舒适性、便捷性和快速性的显著特点。未来，随着5G通讯技术和智能车联网技术的进一步发展，自动驾驶技术的基础将会更加坚实，其可靠性、智能程度和反应速度都会获得提升。而从司机驾驶汽车步入自动驾驶(即无人驾驶)汽车的过程中，必然会经历并且长期经历自动驾驶和人工驾驶汽车混行的时期，此时期的车队离散特性将在较大程度上发生改变，并且进一步影响交通控制技术和理论，因此是具有研究和讨论价值的。但是目前尚未有可用于分析城市道路混合车队(包括自动驾驶和人工驾驶)间断流的车队离散性的仿真方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于元胞自动机的双车道自动-手动驾驶车辆交通流仿真方法，其通过对混合交通流数值仿真结果分析，可研究不同自动驾驶车辆和手动驾驶车辆比例下，车队的离散特性变化，且可行性较好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于元胞自动机的双车道自动-手动驾驶车辆交通流仿真方法，包括以下具体步骤：

(1)、建立城市仿真道路以及在仿真道路上设置仿真车辆集合，其中：仿真车辆包括手动驾驶车辆和自动驾驶车辆；

(2)、设定车辆的安全距离和安全车速的关系式；

(3)、确定手动驾驶车辆期望速度的概率分布；

(4)、建立自动-手动驾驶车辆的元胞自动机模型，并设定模型中的车辆的运行判断规则和换道判断规则；

(5)、将车辆的仿真参数输入元胞自动机模型中，对混行状态下的自动-手动驾驶车辆车队进行交通流仿真模拟。

进一步地，所述的步骤(2)所设定的车辆的安全距离的关系式为：

安全车速的关系式为：