车联网环境下无信号交叉口控制策略研究

发布时间：2020-04-20 12:56

【摘要】：快速发展的车联网技术是当前交通管控以及自动驾驶领域研究热点,车联网环境下,通过人、车、路之间的信息交互,车辆可以感知彼此的位置变化,这有助于交叉口不同行驶方向车辆间的协调通行。相比于传统的信控交叉口,更能发挥车联网的优势,从而提高交叉口的交通安全以及通行效率。本文借鉴于位置共享技术与方法,通过探索交叉口控制区域交通组织问题,提出了一种无信号交叉口交通管控方法。首先,探索交叉口控制区域的设置问题。根据车联网位置共享理论,考虑交通流量与平均车速,在交叉口附近设定控制区域,并研究设置区域大小、可行性、适用性等问题。通过制定无信号交叉口控制策略的基本流程,将控制区域分为预排序区、核心控制区、自由行驶区3个部分,主要对进入预排序区和核心控制区的车辆展开研究。其次,提出基于位置共享的交通组织模型。根据无信号交叉口车辆通行规则和运行特性,对交通冲突进行检测分析。然后根据交通冲突建立车辆通行权判断模型,确定车辆进入交叉口核心控制区域的车辆通行序列。对核心控制区的车辆,以消除交叉冲突和合流冲突为目的,分别建立不同通行情况下的车速引导模型,在此基础上提出无信号交叉口多车交互协同通行策略,以及非机动车和行人安全通行策略,以协调交叉口人车安全通行。最后,仿真分析验证新模型的可行性。以实际调查的有信号交叉口为仿真对象,先使用VISSIIM对其进行仿真,然后使用以VISSIM为基础搭建的仿真平台对无信号控制交叉口进行仿真。仿真时除交叉口控制策略不同外其他仿真参数值皆相同。在此基础上,改变两个交叉口进口道流量,通过对比不同进口道流量条件下两种控制策略的行程时间数据,分析车联网环境下与传统环境下交叉口的通行能力大小,确定车联网环境下无信号交叉口控制策略的优势。结果表明,本文所提出的交通组织方法,运行效率提高了46%,平均行程时间减少了6.54s,不但优于有信号控制方式,而且支撑了车联网技术的发展,对以后车联网环境下的无人驾驶汽车通行策略研究起到借鉴作用。
【图文】：

无信号交叉口,预排序,分区控制,控制区

图 2-3 无信号交叉口分区控制同时，为了实现对无信号交叉口自动驾驶汽车的协同控制，本文将交叉口分为自由行驶区、预排序区、核心控制区 3 个部分，对车辆实行分区控制-3 所示。汽车进入预排序区域，后台控制中心会不断获取汽车在任意时刻的速度、角、行驶路径等信息，根据这些信息预测车辆是否发生冲突，若车与车无的可能，，汽车则保持原有状态行驶通过交叉口；若可能发生冲突则根据车权判断模型预先确定车辆通行权，再根据车速引导策略引导车辆在快速口冲突区域。汽车在预排序区会一直在固定车道行驶，不会发生换道、超驾驶行为。汽车通过停车线即进入交叉口核心控制区，该区域是车流交汇处，极易发撞，为保证行车安全汽车在该区域一般匀速或减速行驶。在该区域本文主度方面对车辆运行进行引导。经过核心控制区，汽车则进入自由行驶区，速内车辆可自由行驶直至驶离交叉口控制区域。由此可知，汽车在预排序区可以先预测在核心控制区有无冲突点，有可能

口道,进口道,交叉口,车流

（a）南进口左转（1sE -6wE ）（b）南进口左转（ - ）（c）南进口左转（ - ）图 3-8 交叉口南进口道（sE ）与其他进口道车流冲突示例由图 3-8 可知，（1）车辆沿 - 路线行驶时，与以下行驶路线的车发生合流冲突：3 6e wE - E 、5 2n eE - E ；与以下行驶路线的车发生交叉冲突：3 6e wE - E 、5 8n sE - E 、7 4w nE - E 、72w eE - E 。（2）车辆沿1 4s nE - E 路线行驶时，只与3 4e nE - E 以下行驶路线的车发生合流冲突；与以下行驶路线的车发生交叉冲突：3 6e wE - E 、3 8e sE - E 、5 2n eE - E 、72w eE - E 。（3）车辆沿8 3s eE - E 路线行驶时，只与和72w eE - E 行驶方向的车发生合流冲突。上述三类冲突都有可能导致车辆之间发生相互尾撞、侧撞、挤撞或前撞等碰撞，诱发交通事故，但对于自动驾驶汽车来说，车辆一般情况下只要保持与前车一定的安全车距，不发生变道、超车等交通行为，以车队的形式通过交叉口就可以避免分流冲突。对于直行与对向直行车辆、直行与对向右转车辆、右转与对向右转、右转与左侧右转车辆、右转与右侧右转车辆、左转与对向左转车辆等几种关系的两车，
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.54

【参考文献】