车路协同环境下公交车队引导控制模型构建

针对多辆公交车排队进站易造成停靠站拥挤、混乱与滞留的现实情况,提出基于车路协调环境下面向进站前的公交车队车速引导方法,给出公交车队控制的定义,构建车队车辆次序优化策略,建立引导车速计算模型及调整流程.同时,构建基于VISSIM及COM接口二次开发的仿真实验系统平台对引导方法进行验证及评价.结果显示,基于车路协同环境的公...     

车路协同环境下公交专用道设置浅析

本文阐述了常规公交专用道系统的组成及设置,并对车路协同环境进行了介绍,提出在车路协同环境下,把车载单元OBU、路侧单元RSU、联网信号机作为公交专用道系统的一部分进行考虑,既可保障公交车专用路权,也可保障公交信号优先,以为后续智能化公交专用道系统建设提供参考。     

车路协同环境高速公路瓶颈车辆换道引导方法

高速公路由于交通事件的发生,常产生瓶颈区域致使车辆频繁换道.为提高高速公路瓶颈区车辆通行效率与安全性能,讨论车路协同环境的优越性,提出了车路协同环境下高速公路瓶颈车辆换道引导方法,通过建立离散选择模型的形式定义传统车辆与智能车辆的换道考虑因素,根据车辆所处位置定义自由换道与强制换道的效用函数,考虑宏观交通流不同渗透率下的速度密度关系,求解期望换道概率并将其引入考虑横向交通流的元胞传输模型以模拟宏观交通流换道行为,从而对瓶颈上游的智能车辆进行引导.利用车辆换道引导方法对宏观交通流进行数值仿真,并设置5组不同渗透率下的交通流.研究结果表明:车路协同环境下不同渗透率的交通流经过瓶颈区的总行程时间均有所减少,渗透率为1时对应的总行程时间最小,为296.21 s,渗透率为0.4变为0.6时总行程时间减小幅度最显著,为8.3％;渗透率为0.8变为1时总行程时间减小幅度最小,为2.7％,因此利用该引导方法对渗透率为0.6的交通流进行引导,其效果最显著.在使用引导方法后,各车道密度趋于均衡,能有效缓解瓶颈区向上游传播的堵塞波.     

车路协同环境下群体车辆诱导与协同运行方法

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排放最小为目标,设计了基于道路饱和度、车辆行程时间和延误的群体车辆分配规则,建立了群体车辆诱导分配优化模型,并用多目标非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法进行求解;在车辆协同运行控制策略方面,基于引力场思想建立了多车协同运行模型,并提出了多车协同加减速策略;通过仿真验证比较了不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的车辆诱导优化结果,同时仿真了车辆协同加减速策略,并将诱导优化方法和协同控制策略进行了联合仿真。仿真结果表明：多目标诱导分配方法可以提升车辆速度和环境效益,且群体车辆平均速度与CAV渗透率正相关;在四车组队行驶环境中,车辆协同加减速策略能够将车辆在加速和减速时的初始平均加速度分别提高15.0%和8.2%,让车辆快速达到目标速度,保障行车安全;在联合仿真环境中,路网群体车辆的加速度平均提高了11.6%,速度平均提高了1.6%,碳氧化合物排放量减少约4.9%。由此可见,提出的方法能够提高路网通行效率,降低车辆能源消耗,减少对环境造成的不良影响。     

车路协同下考虑绿波协调的公交优先控制

在绿波协调控制交叉口群中,为分析公交优先控制对后续交叉口群的扰动,基于车流运行时间偏移分布,以概率期望描述了交叉口各相位绿时左端和右端时长变化引起的后续交叉口群在绿波带内、绿波带间的延误变化;采用组合优化的方法,以交叉口群在车速引导下的公交通行效益优化为上层模型,以交叉口群在公交优先控制下的延误优化为下层模型,对公交引导车速和信号控制参数进行协同优化.通过算例分析表明,公交优先控制模型有效提升了交叉口整体通行效益,最大化减小了对周边交叉口群的不利影响.     

基于车路协同的车辆定位算法研究

为解决道路交叉口车辆由于定位信号缺失或者延迟引起的车辆定位偏差较大的问题,提出了基于车路协同的协同地图匹配算法（cooperative map-matching,CMM）. 首先利用扩展Kalman滤波（extended Kalman filter,EKF）融合GPS与车载航位推算系统（vehicular dead reckoning,DR）信息作为协同地图匹配的预先定位;然后基于短程通讯技术实现车辆信息的交换与共享,在电子地图的基础上,利用道路约束实现车辆进一步定位. 为了验证算法的有效性,搭建了模拟真实场景的仿真环境进行实验. 研究结果表明:采用EKF融合GPS/DR数据的交叉口车辆定位平均偏差为9.09 m,相比GPS 的14.31 m,定位偏差减小30.87%;采用CMM算法的交叉口车辆,当参与CMM车辆数为7时,平均位置偏差为4.5 m,参与CMM车辆数为10辆时,平均位置偏差为2.75 m,相比EKF定位偏差减小69.74%.      

车路协同环境下车辆群体协同决策研究综述

从车路协同环境下车辆群体协同决策机制、协同决策方法与典型应用场景方面分析了国内外车辆群体协同决策的研究现状;考虑车辆群体协同决策机制的不同,系统梳理了集中式和分布式2种决策机制的相关研究;针对车辆群体协同决策方法的多样性,以基于优化和基于启发式2类决策方法为主线,对比分析了不同决策方法的优劣;考虑车辆群体协同决策应用场景的不同,全面分析了匝道、路口、路段和路网等多个应用场景下车辆群体协同决策的相关理论与研究;考虑国内外车辆协同决策典型项目进展,分别梳理了中国、美国、日本和欧洲代表性车辆群体协同决策项目任务、建设与实施情况;从系统结构、普适模型和示范场景3个方面提出了未来车路协同环境下车辆群体协同决策的发展趋势。研究结果表明：集中式车辆群体协同决策机制有助于提升局部区域内的车辆通行性能,分布式车辆群体协同决策机制有助于提升全局范围内的交通运行状态;基于优化的车辆群体协同决策方法在特定场景下可最大程度提升决策效果,基于启发式的车辆群体协同决策方法在大多数场景下可获得可行的决策效果;由于不同场景下车辆群体协同决策问题的复杂性有所不同,需要在统一框架下做针对性建模。研究结果可为车路协同环境下新型混合交通系统的管理与控制提供参考。     

解读快速公交自动引导车辆系统

快速公交是一种快速、准时、安全的运输系统,具有投资小、建设周期短和发展弹性等优势,顺应我国城市发展的特点。水平登乘在快速公交中被广泛应用,能使乘客登乘方便和迅速,以达到减少巴士车辆在站台的等候时间、提高整个系统的运营能力和效率的目的。水平登乘不仅要求巴士车辆的地板高度与站台高度基本一致,还要求其车门与站台边缘之间的距离控制在一定范围,最大值不超过10 cm。如何精确靠站停车,给驾驶员及运营管理者提出了一个难题,快速公交自动引导车辆技术因此而产生。当今世界有3种成熟技术,分别是机械式、光学、磁力自动引导车辆技术,详细介绍以上3种技术,包括代表城市和工作原理及费用比较。通过此介绍,能够为解决我国快速公交运营中水平登乘存在的巴士车门与站台边缘距离过大的问题提供借鉴。     

基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定权方法

为确保基于卫星导航系统的车辆定位性能满足特定交通应用需求,本文针对导航卫星观测量权重分配对复杂动态运行环境的跟踪适配问题,建立基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定位增强总体框架;基于加权最小二乘定位解算模式,设计基于轻量级梯度提升机建模与多车信息综合决策的协同定权方法,提出面向学习建模通道的导航卫星伪距残差轻量级梯度提升机建模方案,面向定权计算通道设计了基于多车信息综合决策的导航卫星观测量权重决策策略。实验结果表明：运用轻量级梯度提升机构建伪距残差模型,相较于支持向量机、随机森林以及仅基于基础卫星观测特征的轻量级梯度提升机,均方根误差分别降低了62.1%,29.9%,60.4%;运用所建立的预测模型协同定权所得水平误差标准差,相对于等权和卫星仰角/信噪比组合定权策略分别降低了48.5%和47.6%。研究结果对于充分发挥车路协同系统模式下,信息交互机制的核心优势和优化车辆卫星定位性能具有重要意义。     

基于车路协同的重型车辆侧翻预警系统设计

通过重型车辆弯道行驶稳定性进行研究,构建基于车路协同的侧翻预警方案,以汽车不发生侧翻为指标给出弯道临界车速计算方法,设计一种基于STC89C52单片机的侧翻预警系统来实时对将要发生的侧翻进行预报,满足实时性和准确性要求,提醒驾驶员错误操作,以免再次发生侧翻危险。     

基于车路协同的无控十字路口行车方案

针对紧急车辆在无信号控制十字路口处通行效率低和事故频发的问题,基于SUMO与OMNet++的双向耦合车联网仿真平台Veins中搭建了车辆运动控制系统模型,设计路口处紧急车辆与普通车辆碰撞的判定方法和紧急状况下车辆避免碰撞行车措施,提出基于车路协同技术的无控十字路口紧急车辆行车方案.在Veins车联网仿真平台上对行车方案...     

混行环境下网联信号交叉口车路协同控制方法

为了提高网联信号交叉口车路协同控制对真实交通环境的适应性,以智能网联汽车与网联人工驾驶汽车混行的典型交通应用场景为研究对象,通过构建八相位网联信号交叉口,研究了混行环境下的交通信号和网联车辆轨迹车路协同优化控制方法;在对场景中的网联车辆运动学特性和跟驰行为进行建模的基础上,构建了一种混行车辆编队方法;基于混行车队模型、安全约束与燃油消耗模型,建立了基于滚动优化的交通信号-车辆轨迹协同优化控制方法;基于异步分层优化思路,将该协同控制问题分解为上层交通信号优化与下层车辆轨迹优化两方面,以交叉口车辆行驶延误时间和燃油消耗量为优化目标,利用遗传算法和“三段式”轨迹优化法分别对交通信号优化问题与车辆轨迹优化问题进行求解;对不同稳态车速与智能网联汽车渗透率下构建的混行交通流的稳定性进行了验证,并通过仿真测试分析了所提出的协同优化控制方法的控制效能与关键参数对控制效能的影响。分析结果表明：在不同交通流量与智能网联汽车渗透率下,提出的控制方法均可有效提升交叉口通行效率与燃油经济性;在完全渗透环境下,较固定配时交通信号控制方法最高可分别提升57.3%和13.3%;随着智能网联汽车渗透率的增加,其控制效能不断提高,较无渗透条件最高可分别提升42.0%和14.2%;即使智能网联汽车渗透率仅达到20%,较无渗透条件也可以在交通效率方面实现20.4%的显著改善;较长的交通信号周期与较短的网联人工驾驶汽车驾驶人反应时间有助于协同控制效能的提升。     

基于BRT驻站控制的交叉口公交优先车速引导研究

在设置公交专用道的前提下,综合考虑了交叉口前公交站台以及信号灯配时的因素,提出了交叉口公交优先的车速引导方案,并采用该方案对常州BRT中B10线路的部分路段的日常运行车速进行了引导研究,结果表明:该车速引导系统的使用可有效提高公交车辆的运行效率。     

车路协同系统信息交互仿真方法

为提高车路协同系统信息交互网络通信质量, 在规定延时范围内实现数据的准确交互, 构建了基于OPNET的车路协同系统信息交互平台。研究了多种车辆自组织网络路由协议, 应用最小距离路由竞争机制设计了基于车辆位置的分簇路由协议优化方法。基于OPNET对基于车辆位置的分簇优化路由协议和传统的路由协议进行仿真对比, 分析了不同路由协议对车路协同系统通信性能的影响。对DCF和PCF两种不同的信道接入协议进行仿真比较。仿真结果表明: 基于车辆位置的分簇路由协议中簇头变化率为1.47次·s^-1; 在信息延时方面, 较AODV、DSR分别减少18.92%、26.90%, 较基于最高节点度和基于ID的分簇路由协议分别减少14.20%、21.54%;在网络负载方面, 较AODV、DSR分别减少20.83%、22.92%;PCF较DCF信道接入协议延时效果优越, 延时减少了约29.60%。     

车路协同环境下交通业务服务系统设计与开发

为解决车路协同个性化服务和交通管理应用需求的冲突问题,对现有应用进行了总结,基于应用集成设计了车路协同环境下的交通业务服务系统。综合考虑国标、国内外研究组织提出的应用以及国内实际落地的应用,并分析了上述应用的发展方向,共整合总结得到14个依托实际交通场景的交通业务,作为系统目标。针对现有主体产品集中于路侧单元和车载单元两类核心设备的现状,运用结构化的系统分析和设计方法进行了功能模块和逻辑框架的设计,统一考虑了各类交通设施的实体特性和通信特性,设计了服务系统的物理架构和数据流内容,实现了对所提出的14项交通业务的兼容。开发了示范系统并实现了样例功能,系统表现出良好的适应性和可移植性。     

考虑车速调控和乘车引导的公交运行优化控制策略

通过有效的精准控制策略提升公交车辆的到站间隔匀整度和运行服务可靠性是改善公交服务质量,提升公交乘客出行满意度的重要途径。首先,本文考虑站点乘客上车需求波动构建公交运行模型;其次,提出基于时间偏差反馈机制的公交区间行驶速度调控策略和基于乘车选择行为模型的公交站点乘客信息引导策略;最后,以最小化乘客出行成本和车头时距偏差为目标,构建融合车速调控和乘车引导的公交运行组合优化控制策略,并设计了求解方法。以北京公交57路为例,设计4种情形的数值仿真对比实验。仿真结果表明,组合控制策略的优化效果最佳,相比于无控制策略,公交运行稳定性提升了47.70%,避免了线路的串车发生,考虑出行时间与拥挤程度的综合成本减少了18.71%。本文还比较了不同乘客收入水平和乘客引导信息服从率下策略的优化效果。结果表明,随着收入水平的提升,信息引导策略对总出行成本降低效果减弱,当乘客引导信息服从率为0.7时,组合控制策略对公交运行和乘客出行的改善效果最显著。本文可以为提升公交运行可靠性和服务质量提供重要支撑。     

基于车路协同的高速公路弯道危险预警系统设计

针对车辆在高速公路弯道处容易发生侧滑和侧翻等交通事故的情况,以道路本身为研究点,提出了一套基于车路协同的弯道安全度预警系统;详细阐述了预警系统组成模块、各模块功能以及数据参数选择和工作流程。     

基于车联网技术的车路协同系统设计

在全面分析系统功能的基础上,基于车联网技术提出了一种具有感知功能的车路协同系统的设计方案,对系统的物理框架和逻辑框架进行了设计,重点研究了各子系统的组成与功用,分析了系统的智能感知、车路协同通信和智能信息处理等关键技术.研究表明:该系统可以实时、准确地感知和采集车辆、道路环境以及全路网的交通运行状况等信息,有效实现车与...     

车路协同系统仿真信息多分辨率交互方法

车路协同系统仿真研究对于交通系统的发展具有重要的意义.为了研究车路协 同系统的仿真关键技术并构建车路协同系统仿真平台,本文提出信息多分辨率交互方法 解决基于HLA的系统仿真过程中的网络拥塞问题,建立了高分辨率车辆行驶状态信息模 型、中分辨率车队状态信息模型、低分辨率交通流信息模型,运用聚合解聚法实现不同信 息分辨率间的仿真过程,采用模糊预测发送缓冲区信息排队长度方法确定多分辨率模型 间的聚合解聚时机.通过仿真管理器联邦成员的运行结果分析表明,该方法能够有效减少 系统属性吞吐量,从而较好控制网络拥塞,降低系统属性延时,提高仿真效率.     

面向车路协同的智慧路侧系统设计

车路协同是智慧交通与自动驾驶融合发展的重要方式,针对自动驾驶功能需求,提出一种面向车路协同的智慧交通路侧系统。设计了一套基于多边接入边缘计算单元、车路协同通信单元、实时动态差分定位基站、融合感知等融合技术的系统架构,通过在既有路灯与标志牌杆件上部署车路通信设备、多传感器融合感知设备、边缘计算单元、高精定位基站等,为车辆提供交叉口车速引导、安全预警、高精地图服务,实际应用证明该系统可有效提升通行效率、行车安全。