自動巡航混合交通系統(tǒng)對交通流的影響

1、自動巡航混合交通系統(tǒng)的能耗研究自動巡航混合交通系統(tǒng)的能耗研究??朱留華1)?鄭容森1)田歡歡1)劉慕仁2)1）（玉林師范學(xué)院物理與信息科學(xué)系，玉林537000）2）（廣西師范學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)系，南寧530004）基于自動巡航駕駛的元胞自動機交通流模型，研究了單車道上車輛的最大速度、長短車混合比例以及速度期望因子對混合交通能耗的影響。通過計算機數(shù)值模擬，得到了混合車流在不同參數(shù)下的能耗，并借助于平均場理論對其解析，理論結(jié)果與數(shù)值模擬相一

2、致。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：元胞自動機，自動巡航控制系統(tǒng)，混合交通，交通能耗PACC：05501引言交通是國民經(jīng)濟的命脈，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著基礎(chǔ)性、支持性和服務(wù)性的作用，其特點決定了交通運輸業(yè)在提供客貨的輸送服務(wù)時，必然伴隨著大量的能源消耗，同時也會帶來生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。研究表明，超過20%的原油消耗和空氣污染是由于交通堵塞及“時停時走”交通造成的[1]。建設(shè)部近日提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國交通能耗已占全社會總能耗的20%，如不加以控制，

3、將達(dá)到總能耗的30%，超過工業(yè)能耗。鑒于能源越來越稀缺和其需求量越來越大的現(xiàn)實，以及隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通能源消耗占總能源消耗的比例越來越大的狀況，因此分析現(xiàn)階段交通的混合性對交通能耗的影響，就顯得格外有意義。許多學(xué)者基于Nh模型[2]，提出了多種混合交通流模型[38]，通過對車輛間相互作用機制的研究，對交通擁堵問題及“時停時走”交通波有了比較深入的了解[913]。本文基于自動巡航駕駛的元胞自動機混合交通流模型[14]，研究了周期性邊界條

4、件下，單車道上由兩種長度、可分別以不同最大速度行駛的車輛構(gòu)成的混合交通流的能耗。通過計算機數(shù)值模擬，探究了車輛的最大速度、長?國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號：10762005)，廣西壯族自治區(qū)教育廳科研計劃（批準(zhǔn)號：200507209200607LX079），玉林師范學(xué)院青年基金(批準(zhǔn)號：2009YJQN25)資助的課題。?Email:zhuliuhua421@3時間內(nèi)每輛車的平均能耗。定義：第輛車從時刻到時刻內(nèi)的能耗為[15]，i1t?t(

5、1)221[(1)()]()(1)()20()(1)mvitvitvitviteitvitvit????????????因此，單位時間內(nèi)每輛車的平均能耗為：dE(2)001111()tTNdttiEeitTN???????其中，為車道上的車輛總數(shù)，是弛豫時間。N0t3數(shù)值模擬結(jié)果與分析模擬時，設(shè)車道的長度為，車道上的車輛總數(shù)為，則車流的全局密度LN為；設(shè)短車數(shù)目為，則短車對車道的占用率為：；長車LN??1NLNC11?數(shù)目為，則長車對車

6、道的占用率為：。因此，車道占用率2NLNC222?。為了考慮車輛的混合程度，引入混合比例系數(shù)，LNNCCC)2(2121????R設(shè)為長車占用率與車道占用率的比值。本文長度均以格點為單位，作了無量R綱化處理，取[16]。01m?模擬時采用周期性邊界條件，初始時刻，兩種類型的車輛按照混合比例系數(shù)隨機分布在車道上。為消除暫態(tài)影響，每次運行對最初的時步不R40510t??做統(tǒng)計。以后時步進(jìn)行時間平均，這樣就得到了每一次運行的結(jié)果。4110T?