基于车辆自主感知的高速公路匝道自动汇车策略研究

摘要

【目的】解决当前有条件自动化L3级乃至更高级别自动驾驶技术应用过程中面临的关键问题，即车端、路端与云端三端之间通信不稳定、信息传输存在延迟甚至中断的问题，以及不同厂商以高成本生产的车辆采用不同通信协议所导致的不便。【方法】提出一种基于车辆现有车载传感器的自动自主汇车方案，该方案有两种策略：一种是汇车区间自动加速策略，车辆传感器感知到在准备区间内，车辆做出提前加速准备；另一种是汇车区间自动换道策略，车辆传感器感知到符合换道条件，车辆在准备区间做出提前变道准备，为匝道的汇入创造条件。选取北京雄安新区高速公路（京雄高速）某一匝道合流区路段为路网原型，采用MATLAB软件对匝道车辆汇入主路场景进行仿真分析。【结果】在满足安全间距要求且处于高交通密度条件下时，汇车区间自动加速策略与汇车区间自动换道策略均能有效提升车辆通过效率。在不同交通需求水平下，这两种策略可使车辆平均速度提高2.2%～19.4%，车辆间距增大30.9%～45.8%。此外，它们还能更好地保障自动驾驶车辆在高速公路上通行的安全性与稳定性，减少因通信产生的延迟，提高汇车效率。【结论】基于车辆自主感知的自动加速与换道策略，无需依赖外部通信即可有效实施。该策略能够显著提升匝道车辆汇入高速公路的效率，并增强这一过程的安全性。研究所得成果可为解决当前自动驾驶领域中通信不稳定、协议不兼容等关键问题提供理论依据与技术支撑。

关键词

高速公路间道 / 高速公路匝道 / 自动加速策略 / 自动换道策略 / 智能车路系统 / 交通安全 / 交通仿真