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原文传递车联网环境下无信号交叉口控制方法研究

论文题名：	车联网环境下无信号交叉口控制方法研究
关键词：	交通拥堵;无信号交叉口;优化控制;间隙穿行;车联网
摘要：	交通拥堵已经成为城市居民日常出行问题之一，拥堵会导致出行时间损失、污染排放增加和交通事故增多，其带来的经济损失已相当于国内生产总值的5%~8%。交叉口作为交通拥堵的关键节点，交通事故、行车延误、尾气排放多集中于此，如何对道路交叉口行有效地交通组织成为缓解城市交通拥堵的关键措施之一。随着车联网的不断发展为解决交通拥堵问题提供了一些新的思路，本文应用车联网技术构建无信号交叉口系统，采用间隙穿行理论对车联网环境下无信号交叉口集中式优化控制方法进行了研究。　　基于车联网技术、无信号交叉口可接受间隙理论、路权理论、高低车流进口道理论，构建无信号交叉口控制系统，制定车-路侧设备-中央控制中心信息交互策略，规划无信号交叉口优化控制流程。　　以无信号交叉口安全、通行高效为核心理念，设计三种适用于不同交叉口进口道的优化控制方法：（1）设计适用于交叉口低车流交汇的CV-LL（Connected Vehicles-Low Flows and Low Flows，CV-LL）优化控制模型，该方法构建以加速度、速度为变量的模型，通过优化加速度来影响车速诱导车辆安全且高效地穿行交叉口，并设计遗传算法求解该模型；（2）设计适用于交叉口低车流与高车流交汇的CV-LH（Connected Vehicles-Low Flows and High Flows，CV-LH）优化控制模型，该方法通过调整高车流车头间隙，让低车流车辆可以以合适的车速互相穿行，并设计遗传算法求解该模型；（3）设计适用于交叉口高车流交汇的CV-HH（Connected Vehicles-High Flows and High Flows，CV-HH）优化控制模型，该方法通过车辆位置调整算法优化交叉口各进口道车辆车头间隙，使车辆间以最优车速安全且高效地穿行。　　最后设计三组试验，从排放、效率、安全、可靠性四方面科学建立综合评价函数S EF评价优化控制模型的有效性：（1）设计传统驾驶环境下的三组实际交叉口与车联网环境下使用三种优化控制模型的无信号交叉口的对比仿真实验来验证优化控制方法的有效性，先通过VISSIM仿真宁海线（海安县段）与兴龙路无信号交叉口、中新大道与方中街信号交叉口、中新大道与钟南街信号交叉口，然后通过VISSIM联合仿真车联网环境下应用优化控制方法的无信号交叉口进行对比。仿真结果表明，三种优化控制模型能提升交叉口总体效益，交叉口车辆排放、停车时间和延误由降低，平均车速、行程时间可靠性、安全性分别得到提升。（2）设计交叉口不同进口道流量下分别采取三种优化控制模型的对比仿真实验来界定控制方法流量界限，得出当各进口道流量在[100,1000](p cu/h)内时，选用CV-LL、CV-HH优化控制模型适宜；当交叉口有两进口道流量在[100,1000](pcu/h)内，其余进口道流量在[1000,1900](pcu/h)内时，选用CV-LH优化控制模型适宜；其他情况下选用CV-HH优化控制模型最佳。（3）设计本文提出的优化控制模型与已有优化控制方法的对比仿真实验来验证本文提出方法的优越性，发现本文提出CV-HH优化控制模型实能提高交叉口总体运行效益，优于现有的类相位控制方法、SIs控制方法、速度控制方法。
作者：	张成祥
专业：	交通运输工程
导师：	常玉林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文