車路協(xié)同下多車道微觀交通誘導(dǎo)與控制研究

《車路協(xié)同下多車道微觀交通誘導(dǎo)與控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、學(xué)校代碼10699分類號(hào)U491.2密級(jí)學(xué)號(hào)2010100526題目車路協(xié)同下多車道微觀交通誘導(dǎo)與控制研究作者李珣學(xué)科、專業(yè)交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師曲仕茹教授申請(qǐng)學(xué)位日期2014年11月西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）題目：車路協(xié)同下多車道微觀交通誘導(dǎo)與控制研究作者：李珣學(xué)科專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師：曲仕茹教授2014年11月ResearchonMicroscopicTrafficGuidanceandControlforMulti-laneonCooperativeVehicleInfrastructureEnvironmentsByLiXunUndertheSuper

2、visionofProfessorQuShiruADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofTransportationPlanningandManagementXi’anP.R.ChinaNovember2014摘要摘要文章在車路協(xié)同系統(tǒng)的技術(shù)條件下，以多車道路段為微觀交通研究環(huán)境，對(duì)未來改善車輛運(yùn)行效率、運(yùn)行安全的微觀交通誘導(dǎo)和控制方法進(jìn)行了分析和研究。機(jī)動(dòng)車保有量快速增長、城市規(guī)模的迅速擴(kuò)張導(dǎo)致

3、城市交通環(huán)境的日益惡劣，為緩解這一問題，我國主要城市在交通設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)方面做出了大量的努力，包括對(duì)城區(qū)內(nèi)道路進(jìn)行拓寬,修建快速道路、專用線等，但通過這種方法來改善交通環(huán)境的方式受到了空間局限性的制約。伴隨多車道道路的出現(xiàn)，在有限提高車輛運(yùn)行和道路使用效率的同時(shí)，也帶來了車輛間更多的耦合關(guān)系。因此如何在有限空間和復(fù)雜的車輛間作用關(guān)系下，提高多車道環(huán)境中車輛的運(yùn)行安全、道路的使用效率，是面對(duì)新生交通環(huán)境急需研究的問題。智能交通系統(tǒng)為解決上述問題提供了新的求解域。作為智能交通系統(tǒng)的核心內(nèi)容，車路協(xié)同系統(tǒng)則更是直接作用于微觀交通對(duì)象，是改善交通參與者運(yùn)行方式的未來技術(shù)。相比無信息交互的實(shí)際運(yùn)行車

4、輛和交通基礎(chǔ)設(shè)施，車路協(xié)同系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于提供了車-路、車-車之間運(yùn)行和控制信息的交互可能。針對(duì)這一變化，本文分別根據(jù)道路車流密度不同和信息交互對(duì)象區(qū)別，對(duì)涉及的具體問題進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)提出了運(yùn)用于不同環(huán)境和對(duì)象的規(guī)則、模型和算法，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了論證。具體研究內(nèi)容如下：1.面向高車流密度基于車-路協(xié)同的微觀交通流模型。相對(duì)于雙車道環(huán)境的換道規(guī)則，多車道環(huán)境中車輛的換道規(guī)則更為復(fù)雜和靈活，特別是在較高的車流密度路況，車輛相互間的遮擋和正確換道所需考慮對(duì)象的增多，降低了道路的使用效率。針對(duì)上述問題，文章分析了車輛在不同車道環(huán)境中的運(yùn)行特點(diǎn)，在車-路信息交互的條件下，提出了一種基于車路協(xié)同

5、環(huán)境的多車道協(xié)同換道規(guī)則，并基于元胞自動(dòng)機(jī)理論建立了車路協(xié)同環(huán)境中的微觀交通流模型；在數(shù)值模擬中分析了文中與傳統(tǒng)模型之間存在的換道率、交通流參數(shù)差別。結(jié)果表明，文中協(xié)同換道規(guī)則能夠在車流密度增加的同時(shí)，在保證換道安全的前提下，提高了車輛換道頻率，增加了道路的交通流量，提高道路的使用效率。2.面向高車流密度基于車-車協(xié)同的多車運(yùn)行決策模型。文章以多車道高密度車流為道路環(huán)境，提出了一種基于車-車信息交互技術(shù)的多車運(yùn)行決策模型。對(duì)運(yùn)行過程中，車輛受周圍車輛狀態(tài)變化的影響進(jìn)行了分析。針對(duì)決策變量隨影響車量數(shù)的增加而迅速增長的問題，建立了基于粗糙-模糊集的車輛運(yùn)行決策模型；利用決策模型可根據(jù)車輛周

6、邊信息，獲取車輛下一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特點(diǎn)，在跟蹤前根據(jù)運(yùn)動(dòng)位置的可能性將多個(gè)車輛進(jìn)行區(qū)別，基于這一思路將該決策模型引入基于粒子濾波算法的多目標(biāo)跟蹤的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)進(jìn)程中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，決策模型能夠根據(jù)周圍車輛運(yùn)行狀態(tài)給出目標(biāo)車輛實(shí)時(shí)的I西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文運(yùn)行決策結(jié)果；通過決策模型結(jié)合道路中車輛運(yùn)行位置、速度等先驗(yàn)信息，能夠在多目標(biāo)跟蹤過程中估計(jì)出下一時(shí)刻的跟蹤采樣區(qū)域，跟蹤效果良好。3.面向低車流密度環(huán)境的車輛避險(xiǎn)路徑規(guī)劃方法。除對(duì)中、高密度車流多車道環(huán)境進(jìn)行微觀交通誘導(dǎo)研究外，針對(duì)車輛處于低密度環(huán)境中首要面對(duì)的運(yùn)行安全問題，文章提出了一種基于微分進(jìn)化算法的車輛避險(xiǎn)路徑規(guī)劃方法。在可獲得行

7、駛路段的車輛運(yùn)行信息的條件下，對(duì)邊緣勢(shì)場(chǎng)函數(shù)進(jìn)行了基于車輛運(yùn)行特征的改進(jìn)，并用于描述車輛行駛中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)威脅關(guān)系；構(gòu)造基于微分進(jìn)化的路徑規(guī)劃算法，給出了避免車輛高速運(yùn)行中發(fā)生危險(xiǎn)的實(shí)時(shí)路徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)邊緣勢(shì)場(chǎng)函數(shù)更適用于描述道路車輛間全局相互威脅的動(dòng)態(tài)關(guān)系；微分進(jìn)化算法在路徑規(guī)劃過程中，能夠引導(dǎo)車輛避免碰撞的發(fā)生，且具有更好的全局優(yōu)化能力及更短的收斂時(shí)間。4.基于元胞傳輸模型的干線多交叉口信號(hào)協(xié)同控制優(yōu)化方法。交叉口作為最基