基于多智能体博弈的路径选择策略仿真研究

系统最优与用户最优代表了交通分配中路网管理者与出行者两种不同的利益出发点。在综合考虑两者在路径选择过程中动态交互特点的基础上,引入博弈论的思想协调两者的利益冲突,建立了路网系统管理者与出行者之间的路径选择博弈模型。为验证模型的有效性,结合多智能体技术进行了相应的仿真实验,并利用多智能体仿真软件Starlogo进行模拟。通过对无信息无博弈（随机）出行、用户最优出行、有信息有博弈出行以及系统最优出行等4种不同仿真方案的比较分析,验证了系统与出行个体之间协调的博弈模型性能满足了驾驶员出行需求,提高了路网整体效率,为建立实用的诱导策略提供了参考。     

城市交通区域智能协调控制研究

针对我国城市混合交通状态复杂多变，随机性大，具有分布式交通区域控制等特点，利用多智能体技术和融合技术对其进行研究，提出了基于多智能体技术和融合技术的城市交通区域控制系统框架和智能体的内部结构，并采用博弈再励学习方法进行优化控制和区域协调，实现城市交通控制区域智能协调和全局优化，最后通过仿真分析说明算法的有效性。     

电控空气悬架多智能体博弈控制系统研究

为协调互联状态控制与车身高度控制之间的耦合关系,结合多智能体理论和博弈论思想搭建电控空气悬架多智能体博弈控制系统。首先建立与试验样车相匹配的整车模型,验证模型准确性,在此基础上,搭建由信息采集智能体、车身高度控制智能体、互联状态控制智能体和博弈智能体构成的多智能体博弈控制系统。在单一工况下验证系统学习行为的有效性,在混合工况下验证系统控制效果。结果表明,在该系统的控制下,直线行驶时,驾驶员位置处的总加权加速度均方根值降低了7.77%,侧倾因子降低了17.87%;转弯工况下,通过牺牲部分行驶平顺性,改善了车辆操纵稳定性;在混合工况下,车辆整体性能有大幅度提升。     

面向多智能体的出行前信息下通勤者出行行为研究

采用面向多智能体的建模与仿真方法,对先进的交通信息系统(ATIS)提供的出行前信息下通勤者出行行为进行了研究.首先,基于贝叶斯理论,建立了在出行前信息与以往出行经验作用下,通勤者出行时间感知动态更新模型;进而以信念-愿望-意图(BDI)模型为基础,将每个通勤者一车辆单元刻画为一个具有双层结构的智能体,并采用面向多智能体语言AgentSpeak(L)刻画了智能体的出行行为决策机制;最后,采用面向多智能体编程平台Jason与微观交通仿真平台Paramics相结合的方式进行了相应的仿真试验.结果表明:贝叶斯理论可以较好地解释驾驶员(尤其是通勤者)出行行为动态特性,同时验证了多智能体技术与微观交通仿真技术的结合在驾驶员行为分析中应用的有效性,为驾驶员行为分析提供了新思路.     

基于多智能体系统的动态路径选择算法研究

动态路径选择算法是城市交通流诱导系统的核心理论之一，一直受到国内外研究学者的普遍关注。本文给出了一种基于多智能体系统的动态路径选择新方法，阐述该方法的主要思想，借助交通模拟软件——PABAMICS建立一个基于多智能体的交通诱导系统，并实现对一个简单路网的诱导管理。仿真结果显示：该方法具有实时性强和鲁棒性好的特点，说明多智能体系统在实际交通诱导应用中具有可行性。     

智能汽车传感器实时功能模型及验证

传感器模型是智能汽车虚拟验证的重要环节。本文中针对大型虚拟仿真环境下智能汽车测试验证的需要,研究建立了毫米波、激光和摄像头实时功能模型。首先,模型基于网格化方法建立了仿真数据的有效管理和快速检索引擎,研究了一种满足大规模仿真环境中多车传感需求的快速对象提取方法;其次,基于阴影体算法研究了二维平面内对物体之间遮挡关系进行判断的快速算法,模拟了物体之间的遮挡效果;再次,按照传感器的输出,对惯性坐标系下的物体坐标转换到传感器坐标形成标准输出;最后,根据传感器噪声特征,建立了噪声模拟模型。在虚拟测试平台中建立了德尔福ESR毫米波雷达、Ibeo四线激光雷达、德尔福IFV300单目照相机模型,对模型进行了功能和性能仿真验证,结果表明,本文中建立的传感器功能模型可较为精准地仿真模拟探测障碍物,探测精度满足要求,在普通计算机上达到亚毫秒级计算效率,满足实时性的要求。     

四轮转向车辆多体仿真与试验研究

以四轮转向原理样车为对象,运用多体动力学理论对四轮转向车辆的转向特性进行了计算机仿真研究和试验验证。对建立整车多体模型的方法进行了论述。通过对仿真数据与样车试验结果的对比分析,证明了四轮转向多体模型各类参数和控制方法的正确性和适用性。最后利用建立的整车多体模型,仿真分析了前后悬架刚度对操纵稳定性的影响,以及制动转向时的转向响应特性。     

ADAMS/Car模块在汽车操纵稳定性中的应用

文中简单介绍了ADAMS/Car模块,利用其建立了包括车身、悬架、转向系统和轮胎等在内的整车多体动力学模型。进行了操纵稳定性的仿真,并将仿真结果与实车试验结果进行对比,验证了所建整车动力学模型的正确性。     

半挂汽车列车车架的柔性化对平顺性的影响

针对车架柔性对驾驶室平顺性的影响,建立了半挂汽车列车全浮式驾驶室平顺性分析的整车刚柔多体系统仿真模型和整车多刚体系统仿真模型,并对整车多体系统模型进行了仿真分析。通过对刚柔多体系统和多刚体系统之间的分析比较,分析和评价了车架柔性对驾驶室平顺性的影响。     

刚柔耦合多体车辆操纵稳定性研究

利用多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体系统操纵动力学仿真分析模型。并分别对多刚体模型和刚柔耦合多体模型进行了“转向盘脉冲输入”、“ISO移线”仿真，分析了构件的柔性对汽车操纵稳定性的评价指标值的影响。     

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。     

基于人均延误最小的干线交叉口协调配时优化

为了提高干线协调控制在国内混合交通流条件下的交通运行综合效率,以干线中小汽车、公交车和自行车为研究对象,提出了综合考虑上述3种车型通行效率的干线交通信号协调控制的配时优化模型与算法。模型的研究从出行者的角度分析干线协调的延误,以干线人均延误最小建立了目标函数,并设计启发式算法进行计算,从而获得目标函数的优化值。为了验证提出的干线协调配时优化方法的有效性,选取南京洪武北路上的干线协调交叉口为实例进行验证,通过在Vissim中建立实际干线协调控制路段的空间模型并采用提出的优化方法进行配时,发现在不同车型组成比例条件下,人均延误最多减少了11．4％。结果显示,该模型能够有效地提高混合交通流条件下的干线交通运行综合效率。     

基于交通信息的电动汽车制动策略及仿真

为了提高滑行能量回收经济性和踏板制动安全性、舒适性,基于交通信息,提出了电动汽车(EV)制动协调策略。分析了滑行制动的经济性,由交通信息和汽车行驶状态确定滑行制动强度;由道路信息和前方车辆信息建立汽车安全距离模型和碰撞预警策略,利用预警信息对滑行制动和踏板制动强度进行协调。对本策略进行仿真验证。结果表明:利用交通信息的滑行策略,在通行良好工况下综合能耗减少1.1%,拥堵工况下减轻驾驶员的制动疲劳;预警和协调策略避免了频繁预警,减小了紧急避撞触发几率。因此,利用交通信息能够辅助驾驶员进行更加合理的制动。     

基于多Agent的城市交通控制建模研究

给出了多Agent智能系统的协作工作框架模型,设计了基于多Agent的分层递阶交通信号控制系统模型。实现了以多Agent计算为框架的仿真系统。通过实例仿真和分析证明了该方法的有效性和适用性。     

Hierarchical distributed coordination strategy of connected and automated vehicles at multiple intersections

In this paper, we present a hierarchical distributed coordination strategy for connected and automated vehicles (CAVs) that are travelling through multiple unsignalized intersections. The control strategy focuses on the improvement of vehicle fuel efficiency and system mobility. In presence of wireless communication among the involved CAVs and the intersection controllers, our coordination strategy focuses on leading the CAVs travel through a road network without conventional traffic light control and ensuring collision avoidance at the intersection areas. We propose a three-layered coordination strategy in this paper. First, we evaluate the road desired average velocity considering both upstream and downstream traffic to speed up the traffic density balance. Second, the intersection controllers optimally assign reference velocity to each vehicle based on the minimization of velocity deviation from its current velocity and collision avoidance at the intersections. Finally, fast model predictive control (F-MPC) is applied for each vehicle to track their reference velocity in a computationally efficient manner. Two simulation scenarios with different difficulty levels have been implemented on a two-interconnected intersection network. Simulation results indicate the feasibility and scalability of the proposed method, as well as vehicle fuel efficiency and system mobility improvement.     

Optimizing multi-agent based urban traffic signal control system

Agent-based approach is a popular tool for modelling and developing large-scale distributed systems such as urban traffic control system with dynamic traffic flows. This study proposes a multi-agent-based approach to optimize urban traffic network signal control, which utilizes a mathematical programming method to optimize the signal timing plans at intersections. To improve the overall network efficiency, we develop an online agent-based signal coordination scheme, underpinned by the communication among different intersection control agents. In addition, the initial coordination scheme that pre-adjusts the offsets between the intersections is developed based on the historical demand information. Comparison and sensitivity analysis are conducted to evaluate the performance of the proposed method on a customized traffic simulation platform using MATLAB and VISSIM. Simulation results indicate that the proposed method can effectively avoid network oversaturation and thus reduces average travel delay and improves average vehicle speed, as compared to rule-based multi-agent signal control methods.     

基于5G+智慧灯杆的区域交通协调优化控制系统功能分析与研究

随着国内城市化的稳步推进,智慧交通建设的理念逐渐得到了广泛的关注.在智慧交通的建设中,车载传感器因其载体局限性,对于规避道路拥堵、优化行车路线上无法起到关键性作用.车路协同的模式越来越受到科研人员的关注.智慧灯杆,因其可拓展性成了智慧交通建设中最佳的感知载体.杆件上可安装监控设施、广播、大屏幕,以及各类传感器、检测器等等一系列的感知设备.依托5G技术,相关交通管理部门可以更及时地掌控实时的交通运行情况.通过对交通流预测模型及区域交通协调优化模型的建立,提前预测中短期内道路交通流的运行情况,依托5G+智慧灯杆编织起的城市感知网络及定向广播系统,对沿途车主定向定量地决策最优的行车导航方案,对城市道路交通进行高效、有效的管理.现以上海5G+智慧灯杆的工程实例为依托展开基于交通流预测模型而开发的区域交通协调优化控制系统功能分析与研究.     

山区道路车辆行驶安全预警系统开发

当发现车辆发生安全事故机率达到一定程度时,及时警示驾驶员采取恰当措施操纵车辆,可有效地减少交通事故的发生。通过对基于车路耦合的汽车山区行驶安全度模型的分析,确定了可用来预测车辆在山区道路行驶过程中安全程度的参数,同时提出山区道路车辆行驶安全预警系统设计方案。该系统可以根据测试车辆的某些运行状态参数,结合车辆前方道路参数计算车辆当前的安全度量化值及其变化趋势,预测车辆安全事故发生的可能性大小。     

Platoon recognition using connected vehicle technology

This article presents a mathematical model for real-time platoon recognition using the connected vehicle (CV) technology. Platoon information is a crucial part of traffic signal coordination and is difficult to obtain with traditional technologies such as loop detectors. The past work on platoon recognition using CV is very limited and lacked verification on the applicable range or evaluation of the performance of algorithms. The proposed algorithm is focused on estimating platoon characteristics for signal coordination and adaptive signal control with CV's vehicle-to-vehicle communication and an onboard GPS device. First, the detected platoon is identified by a modified critical time-headway. Then, platoon size and starting and ending times are estimated. Lastly, the filtering process for “qualified” detected platoon is proposed to optimize detectability. The results show that the proposed algorithm can estimate well in various traffic conditions and under both fixed-time and actuated signal control without the need for recalibration. Furthermore, two analytical models to estimate the detection rate are proposed and shown to be close to the numerical results and can be used to estimate the required market penetration ratio for the application without field experiments or microscopic simulation. The accuracy of both the recognition algorithm and detection rate estimation is obtained without relying on inputs that are hard to obtain in practice. Accordingly, the proposed algorithm can be an important part of adaptive signal control focusing on real-time coordination in CV environment.     

基于时空特征的干线协调控制子区划分方法

为应对干线交通流的时变性和空间分布差异性给干线协调控制带来的影响,本文提出了基于交通流时空特征的干线协调控制子区划分方法。首先利用交通流时间相关系数和空间相关系数分析交通流的时空特征,根据交通流的时间特征改进时段划分方法;引入相邻交叉口关联系数和不停车通过路口车辆数作为子区划分指标,在时段划分的结果上进行子区划分,以交通流的空间特征改进合并指数法,实现子区划分方案的更新。最后,以玉林市民主路为例验证该方法,结果显示,干线系统的总延误、车均停车延误时间、车均停车次数分别降低了19.5%、23.4%、16.7%,该方法比传统交通控制时段划分方法更能适应交通流的时空变化趋势,显著提高干线交通流的运行效率。