考虑路权优先的自动驾驶车辆冲突区调度方法

发布时间：2020-06-05 09:52

【摘要】：城市道路交叉口、高速公路主路和匝道汇合区、道路临时封闭导致的车流汇合区等易于发生交通冲突的区域是交通拥堵与交通事故的多发点,改善上述冲突区车辆的交通组织管理方式,对提高道路通行能力、降低交通事故发生率具有重要的意义。自动驾驶技术的不断发展为解决冲突区车辆通行问题提供了新的思路,自动驾驶环境下对冲突区车辆的集中调度也逐渐成为学术领域的关注热点,然而当前研究中大多将车辆同质化处理,也较少考虑实际场景下车辆路权差异对车辆通行的影响。因此,本文考虑冲突区车辆、乘客、道路的异质性,总结路权相关理论并探讨路权的表达方法,尝试在调度策略中融入路权优先的理念,通过建立数学优化模型制定合理有效的车辆调度方案。首先,综述国内外自动驾驶相关技术以及自动驾驶环境下冲突区车辆通行与路权优先的研究现状,深入研究自动驾驶环境下冲突区的车辆通行问题,展望自动驾驶环境下车辆路权在冲突区车辆通行的应用前景。其次,设计冲突区车路协同系统的架构,提出基于速度和走-停引导的车辆联合调度策略,重点研究车辆走-停调度策略,引入行程时间价值和道路优先级权重间接表达各车辆在冲突区的路权差异,改进传统的车辆调度模型,在目标函数与约束条件中考虑车辆、乘客、道路的异质性,构建以冲突区车辆的加权延误总成本最小的冲突区车辆调度模型,应用松弛算法、多目标规划、动态规划、元启发式算法等优化思想,分别设计了两种精确算法和两种近似算法,以提高模型求解的运算效率和求解精度。最后,应用MATLAB开发环境和Gurobi优化求解器搭建测试平台,通过平台生成的不同冲突区场景进行模型验证和算法性能分析,结果表明,模型可对不同类型的冲突区进行建模,调度方案可保证冲突区所有车辆尽快通过的同时,路权优先车辆在冲突区的延误与传统模型相比有明显改善,体现路权优先的理念;四种算法使得模型在不同冲突区场景下的运算效率和求解精度得到不同程度的改善,并给出实际应用中不同冲突区场景下算法的选择建议,为自动驾驶环境下冲突区车辆的管理和控制决策提供参考。
【图文】：

交通性,城市道路系统,合流区,平面交叉口

不同交通性质的冲突区

交叉冲突

华南理工大学硕士学位论文16图2-2 交叉冲突图2-3 合流冲突图2-4 分流冲突上述三种冲突是导致冲突区交通事故的主要原因，其中，以交叉冲突对行车安全和交通的干扰影响最大，其次是合流冲突，再次是分流冲突。在自动驾驶环境下，只要通过自动驾驶相关技术即可基本消除由于驾驶人未掌握好跟车距离和速度造成的分流冲突，因此本文重点研究交叉冲突和合流冲突。为了便于后文的描述与分析，结合上述车辆冲突分析，，本文对冲突区内部进行区域
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491;U463.6

【参考文献】