【摘要】：近信號(hào)控制區(qū)作為道路系統(tǒng)中普通路段和信號(hào)控制區(qū)域的過(guò)渡部分,對(duì)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(hào)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(chē)輛延誤及燃油浪費(fèi)等問(wèn)題。這些問(wèn)題的發(fā)生主要是由于車(chē)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(chē)輛在近信號(hào)控制區(qū)行駛規(guī)律,并在V2X環(huán)境下設(shè)計(jì)相應(yīng)的多車(chē)協(xié)同行駛策略,對(duì)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(jiǎn)稱CPS)的主要優(yōu)勢(shì)。通過(guò)CPS思想實(shí)現(xiàn)多車(chē)協(xié)同行駛,有望成為V2X下解決近信號(hào)控制區(qū)交通問(wèn)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(hào)控制區(qū)域的多車(chē)協(xié)同行駛,針對(duì)跟車(chē)與換道這兩種基本的車(chē)輛協(xié)同行為,分別建立了基于決策樹(shù)的協(xié)同跟車(chē)模型和基于換道緊迫性指標(biāo)的協(xié)同換道策略。為了驗(yàn)證和分析多車(chē)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(diǎn),驗(yàn)證了模型在典型的通信時(shí)延效應(yīng)和中斷效應(yīng)下的性能表現(xiàn)。作為對(duì)近信號(hào)控制區(qū)多車(chē)協(xié)同行駛模型的擴(kuò)展,研究了無(wú)信號(hào)交叉口的協(xié)同控制問(wèn)題。主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)近信號(hào)控制區(qū)車(chē)輛所面對(duì)的具體情況,研究了基于決策樹(shù)的協(xié)同跟車(chē)模型。針對(duì)現(xiàn)有研究所考慮的近信號(hào)控制區(qū)場(chǎng)景比較簡(jiǎn)單,且多以單車(chē)為目標(biāo)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化,難以達(dá)到整體效率的提升的缺點(diǎn),分析了近信號(hào)控制區(qū)域車(chē)輛所面對(duì)的信號(hào)燈狀態(tài)、車(chē)輛與停車(chē)線的距離以及車(chē)輛在車(chē)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(chē)協(xié)同行駛的決策樹(shù)模型,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出模型在近信號(hào)控制區(qū)域提高整體通行效率、減少停車(chē)時(shí)間方面的優(yōu)勢(shì)。(2)針對(duì)近信號(hào)控制區(qū)域換道場(chǎng)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(guò)分析近信號(hào)控制區(qū)域的換道行為特征,提出了車(chē)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(guò)設(shè)計(jì)的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(diǎn),研究了多車(chē)協(xié)同行駛系統(tǒng)在典型的通信時(shí)延和通信中斷效應(yīng)下的性能�，F(xiàn)有研究所提出的車(chē)輛協(xié)同模型往往工作在理想通信環(huán)境下,與實(shí)際應(yīng)用中的V2X技術(shù)存在通信時(shí)延、中斷等情況不符。基于此,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(diǎn),通過(guò)設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證和分析了前面提出的多車(chē)協(xié)同行駛系統(tǒng)在典型的通信時(shí)延、通信中斷條件下的性能。(4)作為對(duì)近信號(hào)控制區(qū)多車(chē)協(xié)同行駛模型的擴(kuò)展,研究了無(wú)信號(hào)交叉口的協(xié)同控制問(wèn)題。通過(guò)將交叉口附近在物理空間中存在于不同車(chē)道上的車(chē)輛的行駛狀態(tài)信息,映射至信息空間的同一虛擬車(chē)道,提出了虛擬跟馳技術(shù)和動(dòng)態(tài)調(diào)度算法,并基于此實(shí)現(xiàn)了交叉口區(qū)域內(nèi)部時(shí)空資源的高效分配和避撞機(jī)制,從而達(dá)到提高整個(gè)交叉口及其鄰近區(qū)域的車(chē)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(diǎn)，研究了在通想通信條件對(duì)近信號(hào)控制區(qū)域車(chē)輛協(xié)同行駛的影響。近信號(hào)控制區(qū)域多車(chē)協(xié)同行駛模型的擴(kuò)展，本文提同控制策略。新的策略通過(guò)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(chē)道實(shí)現(xiàn)交叉口區(qū)域時(shí)空資源的重新分配，以達(dá)到交叉利用，，從而提高整個(gè)交叉口及其鄰近區(qū)域的車(chē)輛行駛工作進(jìn)行了總結(jié)和分析，并對(duì)下一步的研究工作進(jìn)行圖 1.1 所示（見(jiàn)上頁(yè)）。

取交通信息以及車(chē)輛裝備有 V2X 通信設(shè)備兩種條件，分別構(gòu)建了不同真實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種條件下的模型進(jìn)行了驗(yàn)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(shí)間以及車(chē)輛在近信號(hào)控制車(chē)時(shí)間，最終達(dá)到了提高交通系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。言號(hào)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(chē)輛沖近信號(hào)控制區(qū)作為道路上一般路段與信號(hào)控制區(qū)域的連接部分，是交要組成部分，對(duì)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(guò) 20通事故發(fā)生在鄰近信號(hào)燈控制的路段及交叉口區(qū)域[2]。無(wú)獨(dú)有偶，據(jù)美交通安全管理局的報(bào)告顯示，在美國(guó)有 40%的車(chē)輛碰撞及 21.5%的嚴(yán)重生在近信號(hào)控制區(qū)或交叉口處[1]。因此，近信號(hào)控制區(qū)是整個(gè)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U491.54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656730