停走交通环境下基于车间通信的协作式绿色驾驶策略研究

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停走交通是公路交通网络受到诸如道路瓶颈、交通事故、天气变化、特殊事件、政府管制、驾驶习惯等因素的影响而产生的交通流量周期性波动现象。车辆在停走交通环境下行驶时,会频繁经历加速和减速过程,这些过程会增加车辆行驶时所产生的废气排放和燃油消耗。研究和应用绿色驾驶策略,通过向驾驶员提供适当的建议速度,可以使车辆在停走交通环境下以较为平稳的速度行驶,从而降低车辆的废气排放和燃油消耗。本文在车辆跟驰模型和排放模型的基础上,研究用于在停走交通环境下平滑车辆速度波动的绿色驾驶策略。本文的主要工作内容如下:对常见的车辆跟驰模型和排放模型进行了分类归纳,并分析了它们的特点。针对本文的研究问题,选取了安全距离模型和微观排放模型作为研究的基础模型,分别用于对车辆跟驰行为的描述和对车辆废气排放、燃油消耗量的计算。设计了基于车间通信的协作式交通波动平滑建议速度算法。首先,通过分析Newell跟驰模型,建立了在停走交通中描述车辆跟驰行为的方法,从中导出了车辆安全限制速度计算公式和车辆紧随的判定公式。然后,利用快速傅里叶变换,提取前车在停走交通环境下行驶的车辆速度波动周期,从而获得前车的一周期平均速度。最后,算法经过动态跟随、指数平滑、车间协作等计算步骤,实时提供适当的建议速度,指导驾驶员以更平稳的速度驾驶车辆向前行驶。基于真实交通数据的仿真实验的结果表明,算法能有效平滑交通波动对车辆行驶速度造成的影响,并显著降低车辆的废气排放和燃油消耗。通过对车辆在跟驰情况下的制动过程的分析,将制动减速度作为车辆的关键性能参数引入算法并对算法进行改进,解决了算法存在的向驾驶员给出不合理制动建议的问题。这一改进在提高车辆行驶的安全性的同时,降低了算法对车辆的制动减速度的要求,并获得了更好的车辆速度平滑效果。
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