【摘要】：近信號控制區(qū)作為道路系統(tǒng)中普通路段和信號控制區(qū)域的過渡部分,對交通系統(tǒng)具有重要意義和影響。在這一區(qū)域,連續(xù)的交通流由于受到不斷變化的信號燈控制而呈現(xiàn)出周期性的停駛現(xiàn)象,容易引發(fā)交通事故、車輛延誤及燃油浪費等問題。這些問題的發(fā)生主要是由于車輛之間缺乏通信和協(xié)同不足,難以從全局出發(fā)做出正確的駕駛決策所致。因此,研究車輛在近信號控制區(qū)行駛規(guī)律,并在V2X環(huán)境下設(shè)計相應(yīng)的多車協(xié)同行駛策略,對改善駕駛安全、提高交通效率、降低能耗具有重要意義。信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的深度融合,是信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System,簡稱CPS)的主要優(yōu)勢。通過CPS思想實現(xiàn)多車協(xié)同行駛,有望成為V2X下解決近信號控制區(qū)交通問題的有效途徑。因此,本文基于交通信息物理系統(tǒng)(T-CPS),圍繞近信號控制區(qū)域的多車協(xié)同行駛,針對跟車與換道這兩種基本的車輛協(xié)同行為,分別建立了基于決策樹的協(xié)同跟車模型和基于換道緊迫性指標(biāo)的協(xié)同換道策略。為了驗證和分析多車協(xié)同模型在非理想V2X通信環(huán)境中的表現(xiàn),分析了三種主流V2X通信技術(shù)的特點,驗證了模型在典型的通信時延效應(yīng)和中斷效應(yīng)下的性能表現(xiàn)。作為對近信號控制區(qū)多車協(xié)同行駛模型的擴展,研究了無信號交叉口的協(xié)同控制問題。主要內(nèi)容如下:(1)針對近信號控制區(qū)車輛所面對的具體情況,研究了基于決策樹的協(xié)同跟車模型。針對現(xiàn)有研究所考慮的近信號控制區(qū)場景比較簡單,且多以單車為目標(biāo)來進行優(yōu)化,難以達到整體效率的提升的缺點,分析了近信號控制區(qū)域車輛所面對的信號燈狀態(tài)、車輛與停車線的距離以及車輛在車流中所處位置等不同情況,給出了相應(yīng)的行駛策略,提出了一種多車協(xié)同行駛的決策樹模型,并通過仿真實驗驗證了所提出模型在近信號控制區(qū)域提高整體通行效率、減少停車時間方面的優(yōu)勢。(2)針對近信號控制區(qū)域換道場景的特殊性,研究了基于換道緊迫程度的協(xié)同換道策略。通過分析近信號控制區(qū)域的換道行為特征,提出了車輛換道的安全條件,并在是否滿足該安全條件的情況下分別提出了常規(guī)換道策略和基于換道緊迫程度的條件協(xié)同換道策略。通過設(shè)計的仿真實驗驗證了所提出模型在換道安全性、換道效率等方面的保障和提升。(3)基于主流V2X技術(shù)的特點,研究了多車協(xié)同行駛系統(tǒng)在典型的通信時延和通信中斷效應(yīng)下的性能。現(xiàn)有研究所提出的車輛協(xié)同模型往往工作在理想通信環(huán)境下,與實際應(yīng)用中的V2X技術(shù)存在通信時延、中斷等情況不符�；诖�,文章總結(jié)了V2X技術(shù)的發(fā)展路線和應(yīng)用現(xiàn)狀,分析了三種V2X通信技術(shù),包括DSRC、LTE-V2X以及5G-V2X的優(yōu)缺點,通過設(shè)計仿真實驗,驗證和分析了前面提出的多車協(xié)同行駛系統(tǒng)在典型的通信時延、通信中斷條件下的性能。(4)作為對近信號控制區(qū)多車協(xié)同行駛模型的擴展,研究了無信號交叉口的協(xié)同控制問題。通過將交叉口附近在物理空間中存在于不同車道上的車輛的行駛狀態(tài)信息,映射至信息空間的同一虛擬車道,提出了虛擬跟馳技術(shù)和動態(tài)調(diào)度算法,并基于此實現(xiàn)了交叉口區(qū)域內(nèi)部時空資源的高效分配和避撞機制,從而達到提高整個交叉口及其鄰近區(qū)域的車輛行駛效率的目的。
【圖文】：

196. 總結(jié)圖 1.1 論文結(jié)構(gòu)及思路Fig. 1.1 The architecture graph of this thesis析現(xiàn)有的各種 V2X 通信技術(shù)的優(yōu)缺點，研究了在通想通信條件對近信號控制區(qū)域車輛協(xié)同行駛的影響。近信號控制區(qū)域多車協(xié)同行駛模型的擴展，本文提同控制策略。新的策略通過將交叉口附近在物理空的行駛狀態(tài)信息，映射至信息空間的同一虛擬車道實現(xiàn)交叉口區(qū)域時空資源的重新分配，以達到交叉利用，，從而提高整個交叉口及其鄰近區(qū)域的車輛行駛工作進行了總結(jié)和分析，并對下一步的研究工作進行圖 1.1 所示（見上頁）。

取交通信息以及車輛裝備有 V2X 通信設(shè)備兩種條件，分別構(gòu)建了不同真實驗對兩種條件下的模型進行了驗證和比較。結(jié)果表明，在存在 V2況下，所建立的模型能夠有效縮減總行程時間以及車輛在近信號控制車時間，最終達到了提高交通系統(tǒng)運行效率的目的。言號控制被廣泛應(yīng)用于十字路口、T 型路口、高速公路匝道等存在車輛沖近信號控制區(qū)作為道路上一般路段與信號控制區(qū)域的連接部分，是交要組成部分，對城市道路的通行效率及安全均有重要影響[4]。據(jù)歐盟的故數(shù)據(jù) CARE 分析指出，在 2001 年到 2010 年期間，在歐盟有超過 20通事故發(fā)生在鄰近信號燈控制的路段及交叉口區(qū)域[2]。無獨有偶，據(jù)美交通安全管理局的報告顯示，在美國有 40%的車輛碰撞及 21.5%的嚴(yán)重生在近信號控制區(qū)或交叉口處[1]。因此，近信號控制區(qū)是整個道路系統(tǒng)和關(guān)鍵的區(qū)域之一。如圖 2.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U491.54

【參考文獻】

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1 張良;陳詩慧;張偉;;駕駛員換道執(zhí)行持續(xù)時間研究[J];工業(yè)工程與管理;2014年04期

2 楊曉光;趙靖;馬萬經(jīng);白玉;;信號控制交叉口通行能力計算方法研究綜述[J];中國公路學(xué)報;2014年05期

3 馬育林;徐友春;吳青;;車隊協(xié)同駕駛混成控制研究現(xiàn)狀與展望[J];汽車工程學(xué)報;2014年01期

4 王建強;王海鵬;劉佳熙;李克強;;基于車路一體化的交叉口車輛駕駛輔助系統(tǒng)[J];中國公路學(xué)報;2013年04期

5 孫棣華;李永福;劉衛(wèi)寧;趙敏;廖孝勇;;交通信息物理系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J];中國公路學(xué)報;2013年01期

6 龔;李蘇劍;;基于CPS理論的城市交通控制與誘導(dǎo)融合框架[J];公路交通科技;2012年05期

7 王中杰;謝璐璐;;信息物理融合系統(tǒng)研究綜述[J];自動化學(xué)報;2011年10期

8 岳偉;郭戈;王麗媛;;通訊網(wǎng)絡(luò)影響下自主車隊分散式控制[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年S1期

9 陳麗娜;王小樂;鄧蘇;;CPS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];計算機科學(xué);2011年05期

10 李永福;孫棣華;崔明月;;全速度差跟馳模型的Lyapunov穩(wěn)定性分析[J];控制理論與應(yīng)用;2010年12期

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2 劉輝;T-CPS下近信號控制區(qū)多車協(xié)同的行駛一致性控制研究[D];重慶大學(xué);2017年

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1 楊剛;基于車車通信的多車協(xié)同自動換道控制策略研究[D];清華大學(xué);2016年

2 董珂洋;交通信息采集方法研究[D];重慶交通大學(xué);2009年

3 何明;基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的交通事故數(shù)據(jù)分析[D];長沙理工大學(xué);2009年

本文編號：2656730