重庆理工大学学报(自然科学) ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (6): 93-101.

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混行交通下高速匝道入口智能车辆汇流方法

王 蛟,蔡英凤,陈 龙,刘擎超,王 海   

  1. (1.江苏大学 汽车工程研究院,江苏 镇江 212013; 2.江苏大学 汽车与交通工程学院,江苏 镇江 212013)
  • 出版日期:2023-07-12 发布日期:2023-07-12
  • 作者简介:王蛟,男,硕士研究生,主要从事智能汽车决策研究,Email:wang_jiao01@163.com;通信作者 蔡英凤,女,博士, 教授,主要从事智能网联汽车技术研究,Email:caicaixiao0304@126.com。

A confluence method for intelligent vehicles at a highway on-ramp in mixed traffic

  • Online:2023-07-12 Published:2023-07-12

摘要: 高速公路匝道入口处的车辆汇流问题是智能驾驶车辆决策系统面临的难题。其 中,人类驾驶车辆和智能驾驶车辆混行汇流是最为复杂的情况之一。为了提高汇流区车辆的通 行效率,降低污染物质的排放量,通过分析车辆在车道中的分布情况对通行效率的影响,创新了 基于深度 Q学习(deepQnetwork,DQN)算法的智能驾驶车辆汇入模型,根据平均道路时空利用 率条件对算法的优化目标函数进行了改进。同时根据真实数据集数据进行分析,定义了场景中 车辆的驾驶风格,并建立了混行交通仿真场景。试验结果表明:在 3种不同的交通流量条件下, 与智能驾驶者模式(intelligentdrivermodel,IDM)模型相比,基于 DQN的主道车辆换道模型使得 匝道汇流区整体的通行效率平均提高 23.10%;每车燃油消耗量平均减少 12.7%;每车各种污 染气体排放量降低 10%~20%。

关键词: 智能驾驶, 匝道混行汇流, 深度 Q学习, 平均道路时空利用率, 驾驶风格

Abstract: Vehicle confluence at a highway on-ramp area is a difficult problem for the decision system of intelligent vehicles,among which the mixed confluence of human-driven vehicles and intelligent vehicles has been one of the most complicated cases.In order to improve the vehicle traffic efficiency in the confluence area and reduce the emissions of pollutants,by analyzing the influence of vehicle lane distribution on traffic efficiency,this paper innovates an intelligent vehicle merging model based on Deep Q-Network (DQN) algorithm,and improves the optimization objective function of the algorithm according to the average road space-time utilization.At the same time,according to the real data set,the driving style of vehicles is defined and the mixed traffic simulation scene is established.Finally,the experimental results show that,under three different traffic flow conditions,compared with the Intelligent Driver Model (IDM) model,the DQN-based main lane vehicle change model improves the overall traffic efficiency of the ramp confluent area by 23.10% on average.Fuel consumption per vehicle reduces by an average of 12.7%.The emission of all kinds of polluting gas per vehicle reduces by about 10% to 20%.

中图分类号: 

  • U467.1+3