汽车安全与节能学报 ›› 2025, Vol. 16 ›› Issue (3): 487-495.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2025.03.015
周倩西1,2(
), 巫诚诚1,2,*(
), 胡政1,2, 石亮亮3
收稿日期:2024-10-09
修回日期:2024-12-13
出版日期:2025-06-30
发布日期:2025-07-01
通讯作者:
巫诚诚,副教授。E-mail:作者简介:周倩西(2000—),女(汉),四川,硕士研究生。E-mail:zhouqianxi@stu.xhu.edu.cn。
基金资助:
ZHOU Qianxi1,2(
), WU Chengcheng1,2,*(
), HU Zheng1,2, SHI Liangliang3
Received:2024-10-09
Revised:2024-12-13
Online:2025-06-30
Published:2025-07-01
摘要:
为有效缓解高速公路作业区路段混合交通流所导致的瓶颈效应,提升路段行车安全性,针对高速公路作业区行驶路段的人机共驾车辆控制权分配决策,提出了基于Stackelberg博弈和非合作Nash博弈组成的动态组合博弈模型。利用VISSIM软件构建作业区路段微观混合交通流仿真场景,验证决策模型有效性并分析模型对交通流安全性和通行效率的影响。 结果表明:作业区路段仿真试验中所提出的决策模型有效性超过66%,平均降低冲突发生率34.15%,低流量下冲突发生率最高降低70.77%,该模型显著提升了作业区路段的安全性,并在91.67%的行车场景中有效提高了通行效率。未来在作业区路段的交通管制中,考虑进一步应用和优化该模型,以实现更高效的交通安全保障。
中图分类号:
周倩西, 巫诚诚, 胡政, 石亮亮. 基于组合博弈的高速作业区人机共驾切换策略决策[J]. 汽车安全与节能学报, 2025, 16(3): 487-495.
ZHOU Qianxi, WU Chengcheng, HU Zheng, SHI Liangliang. Strategy decision of man-machine co-driving switching in high-speed operation area based on combination game[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2025, 16(3): 487-495.
| 驾驶人疲劳状态 | Nash均衡解存/否 | 收益函数均衡值 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 不疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 | |
| 轻微疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 | |
| 严重疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 |
| 驾驶人疲劳状态 | Nash均衡解存/否 | 收益函数均衡值 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 不疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 | |
| 轻微疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 | |
| 严重疲劳 | 存在 | 人机共驾车辆保持自动驾驶模式通过高速公路作业区路段 | |
| 不存在 | 式(16)不成立 | 根据式(16)中数值更大一方决策出驾驶人未处于疲劳状态时,车辆的驾驶模式 |
| 流量 (pcu·h-1) | 渗透率 % | 人机共驾 车辆数 | 传统 车辆数 | Ga | μα | βA | βM | πA | πM | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1级 | 2级 | 3级 | |||||||||
| 800 | 20 | 160 | 640 | 500 | 1 100 | 1.284 | 46.486 | 0.063 | 1.113 | 1.022 | 0.927 |
| 40 | 320 | 480 | 607 | 1 100 | 3.687 | 46.486 | 0.137 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 60 | 480 | 320 | 772 | 1 100 | 12.479 | 46.486 | 0.358 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 80 | 640 | 160 | 1 062 | 1 100 | 45.811 | 46.486 | 1.281 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 1 000 | 20 | 200 | 800 | 500 | 1 100 | 0.416 | 19.041 | 0.026 | 0.456 | 0.419 | 0.380 |
| 40 | 400 | 600 | 607 | 1 100 | 0.905 | 19.041 | 0.056 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 60 | 600 | 400 | 772 | 1 100 | 2.368 | 19.041 | 0.146 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 80 | 800 | 200 | 1 062 | 1 100 | 8.480 | 19.041 | 0.525 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 1 200 | 20 | 240 | 960 | 500 | 1 100 | 0.254 | 9.182 | 0.012 | 0.220 | 0.202 | 0.183 |
| 40 | 480 | 720 | 607 | 1 100 | 0.728 | 9.182 | 0.027 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 60 | 720 | 480 | 772 | 1 100 | 2.465 | 9.182 | 0.071 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 80 | 960 | 240 | 1 062 | 1 100 | 9.049 | 9.182 | 0.253 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 流量 (pcu·h-1) | 渗透率 % | 人机共驾 车辆数 | 传统 车辆数 | Ga | μα | βA | βM | πA | πM | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1级 | 2级 | 3级 | |||||||||
| 800 | 20 | 160 | 640 | 500 | 1 100 | 1.284 | 46.486 | 0.063 | 1.113 | 1.022 | 0.927 |
| 40 | 320 | 480 | 607 | 1 100 | 3.687 | 46.486 | 0.137 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 60 | 480 | 320 | 772 | 1 100 | 12.479 | 46.486 | 0.358 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 80 | 640 | 160 | 1 062 | 1 100 | 45.811 | 46.486 | 1.281 | 1.113 | 1.022 | 0.927 | |
| 1 000 | 20 | 200 | 800 | 500 | 1 100 | 0.416 | 19.041 | 0.026 | 0.456 | 0.419 | 0.380 |
| 40 | 400 | 600 | 607 | 1 100 | 0.905 | 19.041 | 0.056 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 60 | 600 | 400 | 772 | 1 100 | 2.368 | 19.041 | 0.146 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 80 | 800 | 200 | 1 062 | 1 100 | 8.480 | 19.041 | 0.525 | 0.456 | 0.419 | 0.380 | |
| 1 200 | 20 | 240 | 960 | 500 | 1 100 | 0.254 | 9.182 | 0.012 | 0.220 | 0.202 | 0.183 |
| 40 | 480 | 720 | 607 | 1 100 | 0.728 | 9.182 | 0.027 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 60 | 720 | 480 | 772 | 1 100 | 2.465 | 9.182 | 0.071 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 80 | 960 | 240 | 1 062 | 1 100 | 9.049 | 9.182 | 0.253 | 0.220 | 0.202 | 0.183 | |
| 流量 (pcu·h-1) | 渗透率 % | 冲突数 (策略) | 冲突数 (非策略) | 策略有效性 (是/否) |
|---|---|---|---|---|
| 800 | 20 | 19 | 40 | 是 |
| 40 | 19 | 65 | 是 | |
| 60 | 25 | 69 | 是 | |
| 80 | 99 | 27 | 否 | |
| 1 000 | 20 | 84 | 89 | 是 |
| 40 | 85 | 84 | 否 | |
| 60 | 88 | 104 | 是 | |
| 80 | 138 | 105 | 否 | |
| 1 200 | 20 | 193 | 260 | 是 |
| 40 | 192 | 218 | 是 | |
| 60 | 203 | 280 | 是 | |
| 80 | 280 | 223 | 否 |
| 流量 (pcu·h-1) | 渗透率 % | 冲突数 (策略) | 冲突数 (非策略) | 策略有效性 (是/否) |
|---|---|---|---|---|
| 800 | 20 | 19 | 40 | 是 |
| 40 | 19 | 65 | 是 | |
| 60 | 25 | 69 | 是 | |
| 80 | 99 | 27 | 否 | |
| 1 000 | 20 | 84 | 89 | 是 |
| 40 | 85 | 84 | 否 | |
| 60 | 88 | 104 | 是 | |
| 80 | 138 | 105 | 否 | |
| 1 200 | 20 | 193 | 260 | 是 |
| 40 | 192 | 218 | 是 | |
| 60 | 203 | 280 | 是 | |
| 80 | 280 | 223 | 否 |
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