基于V2X的公交优先方法研究

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当前公交优先控制方法中,多采用行程时间预测控制,但这些控制方法受限于行程时间预测精度。而行程时间预测精度受外部环境的干扰影响较大,如前车减速、车辆加塞等,这些都会导致公交车的行程时间预测产生较大误差,从而导致公交优先控制效果降低。若实际的行程时间远大于预测时间,在绿灯延长控制策略下,会导致绿灯相位结束后,公交车仍没有通过交叉路口的情况。V2X技术是新一代车联网技术,它实现的是车与车(V2V)、车与基础设施(V2I)、车与人(V2P)、车与外部网络(V2N)的无线通信,旨在提高交通安全和交通效率。具有及时感知车辆周边的环境状况,且360°感知,不易受到天气等环境因素的影响等优点。本文针对上述公交优先控制方法存在的问题,结合V2X技术的特点,进行基于V2X的公交优先控制方法的研究。具体研究内容如下:1.设计了基于V2X的信号控制系统,将当前先进的V2X技术与传统信号控制系统深度耦合,该控制系统一方面能够兼容传统信号信号机的功能,一方面能够进行V2X通信,赋能了传统信号控制系统V2X的通信能力。该系统包括了V2X核心控制模块、主控模块、驱动模块、黄闪模块等,每个模块在系统中具有不同的作用,并进行了系统的软硬件设计。2.设计了基于SUMO的硬件在环仿真平台,考虑到V2X技术和公交优先通行系统的结合,以及考虑到公交车辆以及非公交车辆之间的干扰等问题,设计了一种基于SUMO的硬件在环仿真系统,该系统包括了SUMO软件、Py Charm服务器、网络交换机、车载显示屏、公交车车载设备以及车联网信号机,SUMO仿真软件用于模拟真实的道路环境,Py Charm服务器平台,通过TCP/IP和车载设备以及车联网信号机进行数据交互,同时通过SUMO提供的Tra CI模块,和SUMO仿真软件进行在线的数据交互。网络交换机构建了Py Charm、车载设备以及OBU的局域网。该系统基于真实的地图数据,并且能够进行实时的数据交互,将程序的执行结果反馈到仿真平台。保证程序的实际的执行效果,同时避免了道路测试的弊端,大大提高了程序开发的效率。3.提出了基于V2X的公交车检测技术,当前公交优先系统中,针对公交车的检测方法主要有线圈检测系统、GPS检测系统、RFID射频检测系统和视频检测系统四种方式,但是这些检测方法存在检测距离近、检测位置受到传感器安装位置的限制、检测信息不够完善、实时性低以及交互性差等问题。而V2X技术具有通信距离远、交互性好、实时性高等优点,同时V2X无线通信技术不易受到天气等外界环境的影响,同时360度感知,交互数据丰富。本文针对当前公交优先系统存在的问题,并结合V2X技术的优点,设计了一种基于V2X的公交优先场景。在该优先场景中,包括了对公交车的检测,虚拟检测器的设置,以及公交优先相位的计算。4.提出了一种基于V2X的公交优先动态反馈控制方法,针对当前公交优先控制方法过分依赖行程时间的预测精度,本文基于V2X技术实时性高和交互性好的特点,将动态优先控制方法和车速引导方法进行结合,提出了一种基于V2X的公交优先动态反馈控制方法。该方法包括了基于Kalman滤波的行程时间预测、公交优先初步引导方案、动态信号控制模块以及车速引导模块,降低了公交优先控制策略对于公交车行程时间预测的精度的过分依赖,提高公交优先控制系统的抗干扰能力。
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