基于V2X的车辆编队与交叉口信号协同优化控制方法研究

发布时间：2021-06-15 06:47

　　网联交通与智能驾驶技术的快速发展与应用,对于提升驾驶安全、改善交通拥挤与环境污染等带来了新的机遇,同时也为新交通形态下的交通控制理论与技术提出了新的挑战。V2X（Vehicle to Everything）通信技术是未来智能交通系统发展的重要组成部分,允许车辆与其他车辆、道路使用者和道路基础设施进行通信。在此基础上的交通控制成为近些年交通控制领域的研究热点。在此背景下,本文面向未来交通控制的实际问题与需求,基于V2X通信技术,以最大化交叉口通行效率为目标,研究车辆编队与交叉口信号优化控制问题,主要的研究工作包括:一、固定配时条件下车辆轨迹规划与编队控制首先,考虑交叉口不同的信号控制状态、车辆排队状态,结合交叉口排队动力学模型,以通车效率最大为目标,给出了车辆加速、减速、匀速的决策判断过程,并以此为基础,设计了车辆轨迹规划模型;进一步,建立了车辆的三维运动模型,以车辆间距、速度差、加速度差等参数构建综合指标,设计了粒子群优化算法流程,求解编队车辆最优控制律;最后,建立了MATLAB仿真模型,分析了车辆编队策略的性能及有效性。二、车辆编队与交叉口协同控制在交叉口固定配时条件下,考虑车辆最小... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于V2X通信场景图

第四章车辆编队与交叉口协同控制49状况，以及记录交叉口的信号灯状态。在整个仿真过程中为了保证数据的准确可靠性，选取了600s-4200s内的仿真数据作为研究。其中搭建的仿真模型为如图4-7所示；图4-7交叉口模型图4.5.2结果分析通过对前文的分析可知，当交叉口的交通流量未到达饱和通行状态时候，可以通过对车辆编队的轨迹优化控制从而使得交叉口的通行效率提高。但是当交叉口的某个车道为饱和状态时，仅通过对车辆进行速度优化达不到降低交叉口延误、提高交叉口通行效率的效果，此时，需要交叉口的信号对出现饱和状态的方向进行相位的优化策略，包括延长相位绿灯时间策略，缩短相位红灯策略。从而使得出现饱和状态的车道的延误降低，从而提高交叉口的通行效率。通过VISSIM软件的仿真结果可以得知，采用VISSIM中的车辆停车时间、平均延误、交叉口排队长度的交通指标来作为交通评价指标，来验证文中的算法的可行性。为了验证该本节中提出的算法在交叉口不同的交通流量下的使用情况，分别在交叉口未饱和的状态下，即交通流量在750pcu/h的情况；交叉口接近饱和的状态下，即交通流量在1250pcu/h的情况进行仿真实验，并与没有进行优化的情况进行对比。通过仿真可以得知，本文的算法在针对交叉口的交通流量出现饱和状态时，可以有效地解决交叉口的延误高、通行效率低的状况，从而使得交叉口的通行效率得到提高。但是针对低流量的未饱和的状态，并不能触发信号优化策略，从而对交叉口的实际影响不大，与未优化的状态相比对交叉口的通行效率影响不大。

第四章车辆编队与交叉口协同控制50在交叉口的交通流量为750pcu/h的未饱和状态下，交叉口的车辆延误指标如图4-8所示，经过速度优化后的交叉口车辆延误与未经过优化的车辆延误相比降低了很多，且延误的情况要稳定，但是差距并不是很大，因为此时交叉口的交通流量并不是很大。交叉口的停车次数指标情况如图4-9所示，由前文可知，本文中规定车辆的行驶速度低于5km/h认为车辆属于停车的状态。通过对比图可知，经过车辆编队控制后，车辆的速度能得到很好的控制，编队车辆能够以一个平稳的速度通过交叉口，能够达到不停车通过交叉口的目标。而未经过优化的车辆收到交叉口的车辆、交叉口信号灯的状态的影响，会出现停车再启动的情况，会增加车辆的能源消耗。通过图4-10可以发现，在交叉口未饱和的情况下，交叉口的车辆排队情况差别不是很大，经过编队控制的车辆以编队形式通过交叉口，编队会提前预判交叉口的状态，采取提前改变车速的措施，所以编队车辆通过交叉口时基本不会形成排队。图4-8未饱和状态下的延误对比图


本文编号：3230663