V2X环境下瓶颈低速区交通信息物理深度融合的协同反馈控制模式

The low speed region of the bottleneck is the fundamental origin of traffic congestion. There are effects of main traffic information on the low speed region of the bottleneck for the road condition information, traffic flow data information and the road incident information. According to interaction characteristics of special traffic information at the low speed region of the bottlenecks in China, based on transportation cyber physical systems (T-CPS), under the V2X surroundings, we will investigate the influence of traffic information on the low speed region of the bottlenecks through three angles involving vehicle-vehicle communication, vehicle-road communication and vehicle-pedestrian communication. We will achieve the deep integration of transportation cyber physical resulted from three aspects including traffic information obtained, traffic information identified and traffic information processing algorithm, construct a cooperative feedback control model and mode on the low speed region of the bottlenecks and set up a simulation experiment platform of the low speed region of the bottlenecks. Also, we will explore the impact of cooperative feedback control method on the low speed region of the bottlenecks on traffic flux, speed and density. Furthermore, the law of congestions formation, evolution and propagation on the low speed region of the bottlenecks will be simulated and analyzed under the deep integration between pedestrian-vehicle-road-information interaction and physical system. The project will be combined with the actual surveyed data to calibrate the parameters of traffic model. According to the calibrated parameters, we will analyze the intrinsic relationship between the traffic behaviors and traffic congestion on the low speed region of the bottlenecks. Then the effective control strategies will be provided to solve (or relieve) and prevent the congestion on the low speed region of the traffic bottlenecks.

瓶颈低速区是交通拥挤的根源。道路条件信息、道路交通流数据信息及道路事件信息是影响瓶颈低速区的主要交通信息。本项目根据我国特殊的交通信息对瓶颈低速区交通流作用特征，基于面向交通信息物理系统(T-CPS)，考虑V2X环境下，通过车车通信、车路通信和车人通信三个角度观测交通信息对瓶颈低速区的影响。从瓶颈低速区交通信息获取、交通信息辨识及交通信息处理算法三个方面实现交通信息物理的深度融合，建立瓶颈低速区协同反馈控制模型和反馈控制模式，搭建交通瓶颈低速区虚拟仿真实验平台。深入挖掘瓶颈低速区协同反馈控制方法对交通流量、速度、密度的影响。模拟并分析人-车-路-信息交互与物理系统深度融合作用下瓶颈低速区交通拥堵的形成、演化及传播规律。项目将结合实测数据标定模型参数，并据此分析瓶颈低速区的交通行为与交通拥堵之间的内在关系，为解决（或缓解）和预防交通瓶颈拥堵提供有效的控制策略。

本项目针对瓶颈低速区交通拥挤问题，从各种交通信息环境对交通的影响，提出了V2X环境下不同交通信息传输影响的协同反馈控制模式和控制算法。基于面向交通信息物理系统(T-CPS)，考虑V2X环境下，从车车通信、车路通信和车人通信三个角度研究交通信息对瓶颈低速区交通流的影响，提出了一系列交通信息反馈的交通流协同反馈控制模型。目前已超额实现了项目的预期目标：发表SCI收录的学术期刊论文16篇，提出了16种新的交通流协同反馈控制模型。本项目提出了如下V2X环境下的协同反馈控制模型：自期望密度差反馈控制的两车道格子模型，前方格子历史密度差延时反馈的单车道交通流格子模型，基于车车通信的延时反馈控制的跟驰模型，历史演化信息反馈控制的格子模型，历史优化速度差信息反馈控制的单车道交通流格子模型，自稳反馈控制的两车道格子模型，流差优化预估信息反馈控制的两车道格子模型，驾驶员预估差异信息反馈控制的宏观交通流模型，流差连续记忆信息反馈控制的双车道交通流格子模型，车头时距精度反馈控制的跟驰模型，全局平均的优化速度差反馈控制的跟驰模型，激进型和保守型驾驶特性综合信息反馈控制的宏观交通流模型，多倍优化流差预估协同反馈控制的两车道交通流格子模型，激进型驾驶特性反馈控制的单车道交通流格子模型，交通中断预估信息反馈的单车道交通流格子模型，以及鸣笛信息反馈控制的单车道交通流格子模型。引入不同反应参数，从人-车-路-信息交互与物理系统深度融合的角度，研究不同交通因素反馈信息对流量密度影响的演化规律，以及交通拥堵的形成、演化及传播规律。上述交通因素影响的信息反馈控制模式，不同程度地提升交通流的稳定性。研究成果发表在国内外SCI收录期刊上，得到了同行的认可。项目成果将进一步为解决（或缓解）和预防信息环境下不同因素影响的交通瓶颈拥堵提供有效的控制模式。