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智能车辆交通体系发展研究

2017-07-04关蕾

企业科技与发展 2017年11期
关键词:智慧城市

关蕾

【摘 要】随着无人驾驶技术的成熟,许多智能车辆将在不久的未来出现在道路上。智能车辆在各种车载通信技术的支持下相互配合,具有高度的控制能力,以高效率和灵活性协同应对瞬时情况。文章提出了一种基于智能车辆的新型公共交通系统,以满足交通运输的需求与乘车共享。

【关键词】智能车辆;汽车共享;智慧城市

【中图分类号】F512.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2017)11-0039-03

1 绪论

道路公共交通工具的代表是公共汽车和出租车,每种类型都有利弊。一般来说,公共汽车遵循固定路线,提供共享乘车,以便每次单程旅行可以乘坐更多的乘客。出租车提供私人服务,并根据乘客的要求在专用路线上灵活行驶。然而,目前没有一种既支持高容纳量又能灵活行驶的交通工具。如果存在可以在短时间内容纳许多人的新公共交通工具,并且非常便携,整个公共交通系统的效率和灵活性将会得到提高。它可以通过提供点对点的服务来保持灵活性,同时通过支持共享乘车来提高效率。为了开发这种公共交通工具,车辆需要合作来接受客户的要求,而不是围绕城市巡航随机提供。为了提高效率和合作性,可以使用控制中心来协调所有车辆,管理所有服务请求,并分配车辆以满足要求。此外,车辆应该按照路线执行指导的行驶计划,以实现系统目标。近年来,无人驾驶车辆受到业界的大量关注,我们可以预期在不久的将来许多智能车辆会在道路上运行。可以采用智能车辆高效、灵活地构建新的智能公共交通系统。本文介绍了基于智能自动车辆的公共交通系统。它能够管理智能车队以适应运输需求,提供乘车共享点对点的服务。

2 相关研究

智能车辆的概念是在20世纪20年代提出的,其研究已经开始了30多年。智能车辆配备了许多传感器,为车辆提供完整的感应能力,能够适应邻近环境,实现全自动化控制。2007年,DARPA城市挑战提升了智能汽车驾驶意识的能力,并进行复杂的演练。2010年,VisLab进行了几次无人驾驶车辆从意大利到中国成功旅行13 000 km的实验。Google在2011年展示了智能汽车原型。到2013年年底,美国的内华达州、佛罗里达州、加利福尼亚州和密歇根州都通过了法律,允许智能汽车在公共道路上运行。第一台自驾车从NAVIA出货。其他汽车制造商,如“梅赛德斯-奔驰”“宝马”(BMW)和“奥迪”(Audi)都投入了自主开发技术,并将智能汽车包括在生产计划中。

大多数关于智能汽车的研究工作主要集中在控制和通信方面。Mladenovic和Abbas[1]提出了一种用于分布式车辆智能的自组织和合作控制框架。文献[2]研究了连接智能汽车的车道分配策略,并提出了换车机制,以平衡效率和安全性之间的权衡。Petrov和Nashashibi[3]开发了一个反馈控制器,用于自主超车,而不用于路线标记和车辆间通信。车辆可以通过各种车载无线通信技术相互通信和固定基础设施。目前,车载通信主要部署在卫星、蜂窝网络和车载自组织网络(VANET)上。VANET是一种移动自组织网络,其中车辆作为移动节点,可以提高构成智能交通系统的智能汽车的通信能力和组织能力。Furda等人[4]为无人驾驶车辆引入了无线通信框架。它促進了车对车和车对基础设施的通信,提高车辆的安全性和效率。Gomes等人[5]设计了一个驾驶员辅助系统,允许车辆通过V2V通信从附近的其他车辆收集实时摄像机图像。通过这种方式,智能汽车可以连接起来并且可以与控制中心进行通信。

近期,许多学者研究出租车服务的可分享性。Santi等人[6]调查了乘客不便和共同受益的权衡之间的折中,认为轻微的不适可能会带来拥堵较少、运行成本低、分摊费用少、污染少、环境更清洁等优点。Maetal[7]在提出了一个名为T-Share的出租车分配系统,研究了动态的出租车乘车问题。在本文中,我们专注于标准出租车中几乎不存在的主要内在特征——智能车辆:车辆的直接控制不涉及任何人为因素。智能车辆可以完全遵循来自控制中心的指令,因为它们既不执行任何未分配的请求,也不拒绝任何分配的请求。智能车辆可以充分合作来实现系统目标,以达到驾驶出租车不可能达到的目标。智能汽车交通系统设计独特,可以帮助提高未来交通系统的容量和灵活性。

3 智能车辆交通的总体构架

传统智能交通系统包括交通管理系统、交通信息系统、公交信息系统、车辆管理系统、泊车系统、车辆控制系统六大子系统,其核心在于控制,即将控制技术、信息技术、通信技术融入交通领域,形成完整的控制体系。然而,传统的智能交通系统依然依赖于驾驶员决策。这使得车辆驾驶员充分考虑个人利益的同时充分合作不够。例如:有I和II 2辆汽车,在特定时间,顾客A发出请求,I车在相对于II车的较远距离,但是I车为空车,II车载客,当I车接单后向顾客A行驶时,II车的顾客下车,并且位置在顾客A附近,但此时顾客A仍然要等待I车接,而II车则需要再寻找其他顾客。如果由自动驾驶控制技术的智能车辆来服务,所有决策由控制中心决定,则可以很好地避免这类事情的发生。当A发出请求后的一段时间,II车乘客下车,II车在A的附近。来自该位置的请求可能由II车服务会更好,虽然I车已经接单,但系统可以调控由II车去服务,I车则寻找其他请求。由于车辆通过适当的车载通信技术连接,可以不时调控车辆的任务和路线,既能够缩短顾客等待时间,又能缩短车辆的行驶路径(如图1、图2所示)。

对于已载客车辆来说,在车辆的出发地和目的地之间如果有其他乘客发出请求,车辆可以顺载,乘客可以共享乘车。例如:有乘客A和乘客B,乘客A正在由车辆I服务,乘客B在车辆I的行驶路径上发出请求,当B到达目的地的路径D与I当前的行驶路径AC部分重合,则需计算车辆I执行BC路径与BD路径的距离与时间差CD,如在可接受范围内,则可共享乘车,车辆I同时服务B。当在B顾客的请求范围之外时,则由其他车辆服务B(如图3所示)。

该系统由控制中心管理和运行,其主要职责是收集所有必需的信息,并分配给智能车辆服务于运输请求。由各种无线车载通信技术提供动力,所有的智能车辆都可以连接,并可以立即与控制中心进行通信。以这种方式,控制中心可以在数据收集子间隔中收集必要的车辆状态,例如车辆的当前位置、服务请求的确认、交通拥堵信息等。客户还可以通过任何适当的方式(例如电话、移动应用等)将其请求提交给控制中心。数据收集子区间后,所有数据在控制中心准备执行分配任务。随着技术的进步,智能车辆可以在道路上运行。各种车载无线通信技术允许智能车辆连接并协同响应瞬时情况,这构成了高效、灵活的新型公共交通工具。

4 总结与展望

由于无人驾驶技术的成熟,让智能车辆通过实时调控来服务于人们的生活,作为人们的交通工具变得可行。在本文中,基于智能车辆,设计了支持共享乘车的车辆交通系统,具有高度的车辆可控性,并且可以高效率和灵活地协同应对实时情况。在今后的研究过程中,将智能系统的车辆调度模型与优化作为研究重点,以实际运行为出发点,进一步将智能交通系统实践。

参 考 文 献

[1]M N Mladenovic,M M Abbas.Self-organizing

control framework for driverless vehicles[J].in Proc

16th Int IEEE Conf Intell Transp Syst,Hague,The Netherlands,2013(10):2076-2081.

[2]L K J Hu,W Shu,M-Y Wu.Scheduling of con-

nected autonomous vehicles on highway lanes[J].in Proc. IEEE Global Commun. Conf.,Anaheim,CA,

USA,2012(12):5556-5561.

[3]P Petrov,F Nashashibi.Modeling and nonlinear ad-

aptive control for autonomous vehicle overtaking[J].

IEEE Trans Intell. Transp Syst.,2014,15(4):1643-1656.

[4]A Furda,L Bouraoui,M Parent,et al.Improving

safety for driverless city vehicles:Real-time com-

munication and decision making[J].in Proc IEEE 71st

Veh. Technol Conf Spring,Taipei,Taiwan,2010(5):1-5.

[5]P Gomes,C Olaverri-Monreal,M Ferreira.Making vehicles transparent through V2V video streaming[J].IEEE Trans. Intell. Transp. Syst.,2012,13(2):930-938.

[6]P Santi.Quantifying the benefits of vehicle pooling

with share ability networks[J].Proc Nat. Acad. Sci USA,2014(9):13290-13294.

[7]S Ma,Y Zheng,O Wolfson.T-share:A largescale

dynamic taxi ridesharing service[J].in Proc IEEE

29th Int Conf. Data Eng,Brisbane,QLD,Australia,2013(4):410-421.

[責任编辑:钟声贤]

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