潘 昊 章子皓 虞千迪

（南京信息工程大学大气物理学院，江苏 南京 210044）

1 背景介绍

1.1 问题背景

随着科学技术的发展、生产力的提升与人们消费水平的提高，自动驾驶汽车在公路中占交通流的比重越来越大。由于道路交通容量有限，每日高峰期通常会出现拥堵情况，而机动车汽车之间的协作作用将为影响交通流的主要因素。随着未来自动驾驶技术的普及，人工驾驶-自动驾驶汽车之间的协作作用将为影响交通流的主要因素。为此，本文从交通流机理出发，建立了一种元胞自动机模型，并对美国各公路不同车道数的情况进行了模拟。

1.2 基本假设

1.2.1 不考虑突发性交通事故造成的公路堵塞效应。

1.2.2 假设人工驾驶汽车的驾驶决策与操作执行仅与驾驶员的判断和心理状况有关。

2 模型构建

2.1 模型定义

为了对速度改变和换道策略进行讨论，我们定义同一车道上两车的实际距离Dreal。同时，定义同一车道的安全距离Dsafe。安全距离是指当其前方车辆紧急刹车时为了避免发生追尾碰撞，应当保持的安全的车间距，其计算公式为：

式中，Dsafe表示两辆车之间所需要的安全距离。xn（t）表示车辆n 在t 时刻所处位置。xn+1（t）表示车辆n 在t 时刻其前方车辆所处位置。l 统一表示车辆的长度，λ 表示观测反应时间，d 表示车辆的常规减速度。vn（t）为车辆n 在t 时刻的行驶速度，同理，vn+1（t）表示车辆n 在t 时刻其前方车辆的速度。

2.2 人工驾驶汽车与自动驾驶汽车反应时间参数的确定

假定人与自动驾驶系统对前车实际距离的信息观测速度相同，那么人工驾驶汽车与自动驾驶汽车的区别主要在于（1）式中λ 取值。……