自動(dòng)巡航混合交通系統(tǒng)對(duì)交通流的影響

1、自動(dòng)巡航混合交通系統(tǒng)的能耗研究自動(dòng)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(dòng)巡航駕駛的元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型，研究了單車(chē)道上車(chē)輛的最大速度、長(zhǎng)短車(chē)混合比例以及速度期望因子對(duì)混合交通能耗的影響。通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，得到了混合車(chē)流在不同參數(shù)下的能耗，并借助于平均場(chǎng)理論對(duì)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(dòng)機(jī)，自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)，混合交通，交通能耗PACC：05501引言交通是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著基礎(chǔ)性、支持性和服務(wù)性的作用，其特點(diǎn)決定了交通運(yùn)輸業(yè)在提供客貨的輸送服務(wù)時(shí)，必然伴隨著大量的能源消耗，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。研究表明，超過(guò)20%的原油消耗和空氣污染是由于交通堵塞及“時(shí)停時(shí)走”交通造成的[1]。建設(shè)部近日提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)交通能耗已占全社會(huì)總能耗的20%，如不加以控制，

3、將達(dá)到總能耗的30%，超過(guò)工業(yè)能耗。鑒于能源越來(lái)越稀缺和其需求量越來(lái)越大的現(xiàn)實(shí)，以及隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通能源消耗占總能源消耗的比例越來(lái)越大的狀況，因此分析現(xiàn)階段交通的混合性對(duì)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(guò)對(duì)車(chē)輛間相互作用機(jī)制的研究，對(duì)交通擁堵問(wèn)題及“時(shí)停時(shí)走”交通波有了比較深入的了解[913]。本文基于自動(dòng)巡航駕駛的元胞自動(dòng)機(jī)混合交通流模型[14]，研究了周期性邊界條

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

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

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