车路协同体系之无信号交叉口整改控制方法概述

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1、车路协同体系之无信号交叉口整改控制方法概述1引言1.1研究背景及意义近年来，随着世界经济水平的快速提升，城市机动车保有量持续增加，导致交通状况日益恶化，交通拥挤问题及安全问题日益凸显。据统计，2012年北京年人均工作日拥堵持续时间为90分钟（包括严重拥堵和中度拥堵），拥堵所造成的燃料损耗达722万升，发生的交通事故3196起，受伤人数3615人，死亡人数918人，造成直接经济损失3017.9万元⑴。根据美国相关部门统计，2011年美国道路总拥堵时间为55亿小时，燃料损耗达29亿加企，造成直接经济损失1210亿美元

2、[2]。交叉口是交通流转向和汇集的发生地，是城市路网的咽喉，也是制约整个城市道路交通系统充分发挥其功能效率的重要因素之一。据美国相关部门统计显示，交叉口等待时间占整个旅行时间的三分之一，发生在交叉口旳事故数占总数的36%，交叉口死亡事故数占总事故数的37%。而我国发生在交叉口的交通事故约占总数的30%。其中，北京市2009年交通事故统计数字显示，市区交通事故发生在交叉口占50%以上，郊区交通事故发生在交叉口占30%以上[3]。近年来建立的基于车路、车车信息交互的人、车、路一体的车路协同体统(Intelligent

3、VehicleInfrastructureCooperativeSystems，I-VICS).对提高交通系统的效率和安全性，实现交通运输系统的可持续性发展具有重要意义，因而成为了解决拥堵问题、环境问题及保证交通安全的研究热点。车路协同系统是基于先进的传感和无线通讯等技术的，能够实现车车、车路动态实时信息交互，完成全时空动态交通信息采集和融合，从而保障在复杂交通环境下车辆行驶安全、实现道路交通主动控制、提高路网运行效率的新一代智能交通系统。随着传感器技术、通信技术、自动控制技术等技术的发展，车路协同系统己成为未来

4、世界智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS)的发展方向，而我国在车路协同系统方面也加大了研究力度。..1.2国内外研究现状当前，美国、日本和欧洲等许多发达国家和地区都在致力于智能交通系统的研究，并将其作为改善城市交通安全和提高交通效率的重要手段之一。其中，车路协同系统是目前ITS的研究热点领域[5]。世界上第一个的ITS系统一一电子路径引导系统始于美国20世纪60年代后期。近年来，随着通信及定位技术的发展美国分别开展了IVI(IntemgentVehicleIniti

5、ative)、VII(VehilceInfrastructureIntegration)、CVHAS(CooperativeVehicle-HighationSystem)及IntelliDriveSM等国家级的ITS项目。IVI项目目标是预防交通事故（特别是碰揸事故）及其引起的人员伤亡，该项目推进了防撞预警系统的研发和实际应用。VII项目是1998年在IVI的基础上开展的，设想在美国所有机动车上安装GPS模块以及通信设备，车辆间可以通过专用短程通信技术（DedicatedShort-Rangemunicatio

6、ns,DSRC)进行车车通信和车路通信，从而获取路网中每条道路上的车辆和道路信息[7]。CVHAS项目的目标是自动驾驶，即利用智能化车载设备来实现车辆辅助驾驶或是车辆自动驾驶任务【8】。IntelliDriveSM美国运输部于2009年初对VII项目进行了整改，通信方式由原来单一的DSRC技术转向了新兴的移动通信技术，如3G、AX、卫星通信等，保证车车、车路、车与管理中心等交通主体间互联互通的通畅性和便利性；研究重点则更偏向于车辆主动安全方面，同时兼顾多种出行模式和运输方式的不同需求，力求为驾驶员提供动态、实时的

7、个性化服务。..2无信号交叉口控制理论基础2.1车路协同系统关键技术车路协同系统是指利用无线通讯等技术手段，能够实现车车、车路动态实时信息交互，完成全时空动态交通信息采集和融合，从而实现在复杂交通环境下车辆控制及交通信息发布，实现人、车、路之间的协同合作，提高运输系统的安全和效率，车路协同系统框架如图2-1所示。因此，车路协同系统关键技术主要包括：车车/车路通信技术、智能车载技术及智能路侧技术。车车/车路通信技术，可以实现路侧和车载信息的实时交互，将机动车和路网有机的结合在一起，从而达到高效利用交通资源的目的。随

8、着通信技术的发展，车车/车路通信技术正从传统的单一模型向多种通信方式结合的方向发展。常见的通信方式包括调频（FrequencyModulation，FM)广播、ax、3G、DSRC等。几种通信方式的技术参数对比见表2-1。对于出行实时性要求不高的出行服务可以通过FM广播、3G等通信技术得以实现；但是对于实时性要求较高的诸如车辆主动安全或交叉口调度控制来说，则需要通过专用短