智能网联混合车流的动态特性及稳态控制策略解析

刘威

安徽江淮汽车集团股份有限公司     安徽合肥      230601

摘要：随着自动驾驶技术在智能车辆结构和功能设计中的应用，有效提高了车辆控制的精准性，同时也为跟驰条件的优化提供了技术支持。对交通系统运行稳定性产生的影响的主要因素是传统驾驶人员的驾驶行为，但智能网联车辆在行驶过程中对稳定车流发挥了重要作用，进一步提升了跟驰的安全性。因此，对智能网联混合车流的动态性特征进行分析，并提出网联车跟驰稳态性控制策略，能够进一步提高车辆在列队行驶状态性的稳定性，为交通安全出行以及降低交通拥堵提供可靠的参考。

关键词：智能网联；混合车流；动态特性；稳态控制；策略

随着汽车保有量的不断增多，城市交通拥堵情况日益严重，为了有效地提升城市道路交通运行的稳定性，降低交通事故发生的几率，就需要根据城市交通网络运行的态势分析，掌握城市道路网络通行的效率以及道路运载能力。车路协同智能交通体系的持续发展，道路交通问题也获得了显著改善，但是并未从根本上改善交通流的原本属性，因道路车流而产生的交通拥堵和车辆碰撞问题仍然存在。智能网联以及自动驾驶技术的应用，能够有效的提升车辆驾驶的精准性，同时也能够对车辆的跟驰特性和道路交通车流量特性呈现的结构特点进行分析，进而提出车辆行驶安全性和道路通行能力，有效的缓解交通拥堵现象。

一、智能网联混合车流的动态特性分析

（一）动态性

车辆动力流宏观层面体现出较为复杂的动力特性，植根于车辆跟驰的微观层面。车辆在复杂的道路环境下行驶，后车跟随前车的过程中，不会靠得太近也不会离得太远，但在一定的范围内会保持实时动态性的行驶变化。从力学角度分析认为，分子间具有一定的平衡距离，车辆跟随汽车所需的安全距离可以通过类比获得。在“跟驰力”和“跟驰斥力”的共同影响下，前后车之间的距离固定的范围内发生持续性的变化。随着车联网技术的不断推广应用，车辆可以利用无线通信接收前方车辆的实时运行状态，并结合应用微波雷达、摄像头和传感器等设备，更加精准的分析和判断前车的运行情况，这使得车辆能够在尽可能短的时间内动态响应前车驾驶状态的变化，并及时准确地调整其跟随状态。

（二）稳态性

稳态运行与交通流之间所需的安全距离相当于分子之间的平衡距离，并且车辆行驶方向与交通流的方向保持一致。车辆在复杂道路环境下行驶的安全距离要求为：基于车辆自身的速度，前车行驶过程中期望后车与自己保持的最小安全距离，前车处于后车需求的最前沿，而后车则处于前车所需的后边缘，前后车保持相同的行驶速度并具有特定的安全距离的状态认为是跟驰的平衡状态；当前车行驶速度发生变化并改变了后车的前部需求时，跟驰平衡状态立即被打破。在这种情况下，后车因为存在“跟驰重力”或“跟驰斥力”的影响，需要及时采取相应的跟驰反应，以期望能够保持之前的跟驰平衡状态。按照刺激-反应的行为变化规律，车辆的跟驰反应过程可以分为四种状态，即原始平衡状态、反应识别状态、换挡调节状态和再次平衡状态。网联混合动力车流量运行过程中，要想获得相对稳定的行驶状态，就需要将确保将整体加速度逐渐趋于零，也就是车辆加速度的绝对值不断的减小，以达到恢复行驶速度的相对稳定性。

（三）波动特性

车辆跟驰状态的判断，需要通过车辆在形式过程中确认与前后车之间的距离，而前后车之间距离的确定则需要充分利用前后车之间存在的信息交互和行为反应，处于行驶状态下的车辆主要会对后车跟驰产生显著影响，也就是后车跟驰行驶状态需要基于前车的行驶速度和状态来确定，后车跟驰行驶状态是前车行驶状态的被动跟驰反应。这种被动影响在复杂的道路交通环境下还具有一定的传播性，并具有的滞后性特点，主要是由于信息以类似脉冲的间歇性和连续波动沿车队传输回来。同时，在跟驰状态下，后车长时间既不离前车太近，也不离前汽车太远，前后车之间的实际距离以数值形式在所需的安全距离附近波动。

二、智能网联混合车流的稳态控制策略

当交通流受到外部环境的影响较大的情况下，车辆运行可能会出现不稳定性，在此期间交通流的平均速度要远远低于车辆的正常行驶速度。由于人为操作驾驶行为存在较大的不确定性，遇到突发情况或者个人驾驶习惯影响，会导致车辆运行失去稳定性，并且会经常伴有严重的速度振荡。速度波动极易导致道路的交通通行能力减弱，同时也会进一步加剧交通流的速度崩溃。因此，要想保持车辆的稳定运行，并合理抑制交通流波动情况，最有效的方式是稳态控制方法，其主要控制目的是利用对车辆在行驶过程中对特定变量的科学控制，达到降低交通流速度的波动较大的情况。随着互联网技术在车辆设计中的应用，有效提升了车辆的智能化操作水平，同时也能够充分利用互联网连接技术，确保驾驶人员能够精准执行驾驶策略，并及时调整网联跟驰和前方引导车之间的距离差和速度差，促使交通流处于理想的行驶状态，尽量减少对交通流所产生的不稳定性影响，有效改善道路交通流的运行状况。当网联车辆跟驰行驶的过程中，利用检测前车运行的状态实现跟驰距离的合理控制，确保能够在前车出现紧急制动的情况下，网联车辆不会与前方车辆发生碰撞，并且能够保证车辆运行的舒适稳定性，因此，对网联车辆行驶稳定性控制非常重要。网联车响应的刺激项是前车和跟驰之间所需安全距离的差以及前车和网联跟驰之间的速度差。

结束语：

随着网络技术和智能技术在车辆功能设计中的应用，对于提高车辆的使用性能发挥了重要作用。同时在车辆自动驾驶技术的不断应用情况下，对智能网联环境下混合车流动态特性开展深入研究，对于缓解交通拥堵，改善道路交通流量状态具有重要意义。通过研究认为在平衡状态下运行的网联混合车辆，当前车受到干扰后，网联车能够有效减缓交通干扰的传递，进而实现改善混合车流稳定性的目的，对于交通出行安全发挥了重要作用。

参考文献：

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