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智能网联汽车对高速公路和城市道路的通行能力影响

2022-08-17T18:15:45+00:00December 1, 2021|
Dr. Fabio Sasahara
Dr. Fabio Sasahara

以从业者的角度看《公路通行能力手册》第七版
智能网联汽车(CAVs)是一项发展中的技术,在减少延误、交通事故和燃料消耗方面有着广阔的前景。智能网联汽车不仅可以实现相互之间的信息互通,也可以与路侧设备保持沟通,使其驾驶系统能够比传统的人类驾驶员更有效和安全地进行导航和决策。

鉴于智能网联汽车处于发展的早期阶段,现场数据的稀缺性导致了模拟智能网联汽车对高速公路通行能力的影响时要有多种假设。需要包括从非常保守到非常乐观的预测。公共部门在制定长期交通规划并做出政策和投资决策时,就需要考虑未来几十年的智能网联汽车的发展。这无疑是巨大的挑战。

美国交通研究委员会(TRB)出版的第七版《公路通行能力手册》(HCM)首次提出评估智能网联汽车影响高速公路、信号交叉口和环岛通行能力的方法。这对各机构来说是一个宝贵的资源,他们现在可以依靠一个国家认可的、经同行评审的参考手册来进行长期规划层面的决策。McTrans研发的Highway Capacity Software包含了第七版HCM中的智能网联汽车分析方法,能够从业人员提供易于使用的软件来做包含智能网联汽车长期交通规划。

第七版《公路通行能力手册》中的智能网联汽车评估方法
新的方法中,通行能力的提升是与智能网联汽车市场普及率有关的函数。也即交通流中具有智能网联功能的车辆的百分比越高,交通的通行能力也会因此增加,这与研究结果一致。

第七版《公路通行能力手册》提供了含智能网联汽车的高速公路、信号交叉口和环岛的通行能力调整方法。这些方法从规划层面,通过通行能力调整系数(Capacity Adjustment Factor, CAF)衡量智能网联汽车的影响。《公路通行能力手册》还提供了服务量表,以供快速查询在给定的道路特性和服务水平下可以提供服务的交通量。

HCS adjustments to segment capacity based on % of CAVsHCS adjustments to segment capacity based on % of CAVs

智能网联汽车场景:高速公路
智能网联汽车对高速公路区段的通行能力影响可用CAF衡量。根据车流中智能网联汽车的比例与高速公路区段类型计算绘制表格。例如,在交通流中智能网联汽车的比例为60%的情况下,我们预计在自由流速度为70英里/小时一般区段的通行能力可以提升13%。

智能网联汽车场景:信号交叉口
在信号交叉口,饱和流率增加的数值的可以视作车流中智能网联汽车比例的函数。例如,在智能网联汽车比例为80%的情况下,饱和流率预计可以提升21%。此函数还可以用于车辆左转保护相位。

智能网联汽车应用场景:环岛
智能网联汽车在环岛的直接影响是改变了车头时距:关键净空和后续净空。较高的智能网联汽车比例可使得车辆车头时距更小,能更有效地利用空间,提高通行能力。例如,如果在一个单车道环岛的入口处有40%的智能网联汽车,单循环车道的冲突流量为每小时500辆车,入口段的通行能力可增加14%。

结论
HCM是首个提供了智能网联汽车对道路影响的参考标准。用户可以在Highway Capacity Software(HCS)中使用HCM的最新的模型与方法。HCS模型的结果与见解可帮助公共部门进行城市规划。

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