车路协同异构交通主体多交叉口间隙耦合控制方法

To improve the efficiency of urban traffic and solve the contradiction between traffic requirement and traffic form, this project is aiming to research on on-board, customized, intelligent and slot-based intersection control method utilizing the I-VICS (Intelligent Vehicle Infrastructure Cooperation Systems) advantages of status perceiving, information interacting and analyzing. Capacity of the intersection under the condition of saturated slots assigning is analyzed in the project. Vehicle safety criteria of positioning error, communication delay and driver reacting time are dynamically modeled. Based on the capacity and safety analyses, parallel slots based intersection control method is proposed to guide the vehicles for slotting. And then the slots intersection control method is expand to the situation of mixed traffic with heterogeneous traffic subjects. Vehicle movements coupling and intersection control modes coupling mechanisms are deliberately designed in mixed traffic. A simulation environment is developed to simulate and verify the methods proposed in this project. This project is able to guide the intersection control method in I-VICS, support the transforming from traditional traffic to intelligent traffic, and offer verification method for I-VICS scenarios with large scale inputs.

为提高城市交通运行效率，解决交叉口控制模式发展需求与发展形态不一致的问题，本项目拟结合智能车路协同系统状态感知、信息交互、分析决策等技术优势，研究车载化、定制化、智能化、间隙化的交叉口控制新模式。通过时空间隙动态分配模型评估交叉口的通行能力，通过分析车辆安全运行特点研究影响车辆安全的动态多要素模型构建方法，在此基础上以优化交通流效率为目标，研究渠化可变交叉口的智能车辆平行间隙协调控制方法，并进一步将全智能车场景拓展至异构交通主体混行的运行场景中，研究混合间隙耦合的交叉口信号协同控制方法，建立智能车路协同仿真测试与验证环境，对项目所提出方法进行效率及安全方面验证分析。本项目的实施能够为车路协同模式下交叉口控制策略提供方法指导，为传统交通到智能交通的无缝过渡提供理论基础，为城市大规模智能车路场景的应用提供验证手段。

本项目对车辆在交叉口的间隙通行模式进行研究。通过时空间隙动态分配模型评估交叉口的通行能力，通过分析车辆安全运行特点研究影响车辆安全的动态多要素模型构建方法，在此基础上以优化交通流效率为目标，研究渠化可变交叉口的智能车辆平行间隙协调控制方法，并进一步将全智能车场景拓展至智能车CAV（Connected and Autonomous Vehicle）/非智能车HPV（Human Pilot Vehicle）协同运行场景中，提出了混合间隙耦合的交叉口信号协同控制方法，最后建立了智能车路协同仿真测试与验证平台，对项目所提出方法进行效率及安全方面验证分析。基于项目的研究工作，主要取得了以下成果：.（1）提出了基于队列估计（LOOSE, Location Optimization On Sequence Evaluation）和基于预演轨迹（COMPACT, Cooperative Optimization Method for Previous Allocation Comparatively Transforming）的二级间隙优化分配方法，并通过基于预测轨迹的加速度动态调节（ADAPT，Acceleration Dynamically Adjusting based on Predicted Trajectory）模型对车辆速度进行引导，实现了间隙控制最大通行能力的估计，解决了间隙饱和分配条件下交叉口最大通行能力难以估计的问题。.（2）提出了与车辆安全相关的多要素动态模型构建及联合仿真运行方法，实现了定位误差、通信延误、反应时间的联合动态仿真，解决了多误差源运行机理不明确而导致的间隙控制安全度低的问题。.（3）提出了渠化可变交叉口的智能车辆平行间隙协调控制方法。在基于时间序列与车辆位置（SPATS，Spatial Position Associating Time Series）方法基础上，增加了车辆换道机制实现了通行效率寻优，解决了固定渠化交叉口动态间隙控制方法带来的不均衡车流车辆延误增加的问题。.（4）提出了混合间隙耦合的交叉口CAV/HPV信号协同控制方法，建立了基于车辆行为预测和间隙时延控制的HPV间隙选择方法，基于驾驶员反应时间提出了针对HPV的定制化信号控制方法，解决了间隙控制交叉口因HPV不受控而导致间隙控制失效的问题。