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集中式车辆调度系统是交通运输的发展趋势。目前,几乎所有车辆都采用导航推荐,驾驶员自主选择的驾驶方式,主要依托GPS定位及路径规划算法来实现路线推荐。然而,随着经济的发展,特别是考虑到用户需求及环境问题,这种路线推荐方法已经无法满足当前需求。例如:
1)道路分配不均问题:部分路段拥堵,部分路段空闲;
2)道路吞吐量问题:单位时间内通过道路的车辆最大数量少;
3)污染问题:车辆自由驾驶燃料利用不完全;
……
面对这些问题,当前的技术难以满足各种需求,因此亟需建立一个完备的交通调度系统,这是支撑大范围“交通调度”的使能技术。
要实现大范围的交通调度,车辆必须配备有先进的信息处理和通讯设备,可实现车辆与车辆、车辆与设备通信。同时,云计算和服务框架提供了强大的计算及存储能力,并可与第三方工具和服务无缝集成,使得车辆的实时协调和自动控制成为可能。
在车辆能够自动控制的前提下,还需要考虑到环境问题,为此采用协同运行的方式(即小间距列队行驶)以减少跟随车辆的空气阻力,从而降低油耗。此种行驶方式从空气动力学及实验角度分析均成立。
在基础条件都具备的前提下,如何实现车辆协同运行优化调度?
首先需要构建一个车辆调度系统,该系统由两层组成,,物理层和网络层。物理层描述了交通环境约束下的车辆移动性,而网络层描述交通物理系统和通信网络的信息。
其次,实现车辆的运输方案规划,车辆通过先进的传感及通讯技术实时共享车辆的运输信息,然后通过中央处理器计算出每辆车的运输计划并发送回车辆。当有信息更新时,重复上述规划过程。
最后,控制车辆完成协同运行。
目前,关于车辆协同运行优化调度的研究才刚刚起步。鉴于此,本文结合“绿色路径”与“合并行驶”的概念,从时间、空间、能耗的角度出发,对大范围车辆的调度方案进行了初步的分析研究。在此基础之上,设计了一个初步的车辆调度系统,并对其中存在的一些问题以及未来可能的发展方向进行了简单探讨。
引用格式:原豪男, 郭戈. 交通信息物理系统中的车辆协同运行优化调度. 自动化学报, 2019, 45(1): 143-152.
链接:http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2019-1-143.htm
作者简介:
郭戈 东北大学教授,1998年获得东北大学控制理论与控制工程专业博士学位. 主要研究方向为智能交通系统、运动目标检测跟踪网络. E-mail:geguo@yeah.net
原豪男 大连海事大学控制科学与工程硕士. 主要研究方向为智能交通.E-mail: yhn5220@163.com
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