基于车路协调的下一代道路交叉口交通控制技术探索研究

车路协调（Vehicle Infrastructure Integration）系统通过车车、车路通信将交通参与者、交通工具及其行驶环境有机结合，能够显著提高交通系统的安全与效率，是交通系统智能化发展的必然趋势。本课题试图利用本团队已初步构建的全息车路协调实验平台，基于"从简单到复杂"的原理，在解析车路协调环境下道路交叉口驾驶员行为和交通流运行特征及规律的基础上，进一步以探索下一代道路交叉口交通控制技术为目标，研究单个交叉口交通信号多目标主动控制机制，车路与车车通信方式及其适应性，信号控制集成技术，并进行系统框架设计与功能实验分析。本课题属前沿性探索研究，对于揭示车路协调环境下道路交叉口交通流规律、多目标交通主动控制机理；提出适用于我国车路协调系统的通信方式和集成技术及系统框架；提高道路交叉口交通运行安全与效率性，发展智能交通运输系统关键技术具有非常重要的理论意义和广泛的实用价值。

本课题旨在解析车路协调环境下道路交叉口驾驶员行为和交通流运行特征及规律的基础上，进一步以探索下一代道路交叉口交通控制技术为目标，研究交叉口多目标主动控制机制，车路与车车通信方式及其适应性，信号控制集成技术，并进行系统框架设计与功能实验分析。主要内容包括：（1）首先对车路协调交通控制信息采集与处理方法进行研究。分析了车路协调环境与常规交通环境区别，研究了车路协调环境下信息采集内容与多源数据接入方法，建立交叉口交通控制基本参数提取模型与交叉口排队特性数据提取模型。（2）车路协调交通控制实验系统平台设计与实现。设计车路协调交通控制实验系统的物理与逻辑结构，选取了同济大学新能源汽车工程中心圆形试验场为实验场地，分析了实验平台的稳定性与可靠性，并进一步在太仓市建成了基于车路协调的交叉口交通控制实验系统。结果表明RSSI（Received Signal Strength Indication）并不随着车速的增加而发生较大的改变，丢包数和误包数均随着速度的增加而增加，可靠性与速度存在着较强的相关性，结论证明现有车路协调平台能满足交叉口信号控制数据采集与分析的要求。（3）车路协调环境下交通流运行规律解析。研究了车路协调环境下的跟车模型与换道模型，结论表明车路协调环境下可以显著的提高交通流的紧密性，提高交通流运行效率。（4）面向交通效率的车路协调道路交叉口交通控制模型——以提高道路交叉口交通效率（降低延误、停车次数）为目标，基于车路协调车载信息与引导信息，建立实时自适应车路协调交叉口交通控制模型。结论表明当交通流处于低饱和状态时，交通延误降低幅度较为明显；随着饱和度的升高，交通延误改善幅度相对减少（5）面向交通安全的车路协调道路交叉口交通控制模型——以提高交叉口交通安全（降低冲突，避免两难区）为目标，采用红灯延长、绿灯延长等方法建立交通控制模型，并通过车载设备辅助决策。结果表明车路协调系统能通过车载设备的辅助决策，有效避免车辆进入两难区，并通过红灯与绿灯通行决策，有效提高车辆通过交叉口的安全性。