智能車輛交通體系發展研究

關蕾

【摘 要】隨著無人駕駛技術的成熟，許多智能車輛將在不久的未來出現在道路上。智能車輛在各種車載通信技術的支持下相互配合，具有高度的控制能力，以高效率和靈活性協同應對瞬時情況。文章提出了一種基于智能車輛的新型公共交通系統，以滿足交通運輸的需求與乘車共享。

【關鍵詞】智能車輛；汽車共享；智慧城市

【中圖分類號】F512.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）11-0039-03

1 緒論

道路公共交通工具的代表是公共汽車和出租車，每種類型都有利弊。一般來說，公共汽車遵循固定路線，提供共享乘車，以便每次單程旅行可以乘坐更多的乘客。出租車提供私人服務，并根據乘客的要求在專用路線上靈活行駛。然而，目前沒有一種既支持高容納量又能靈活行駛的交通工具。如果存在可以在短時間內容納許多人的新公共交通工具，并且非常便攜，整個公共交通系統的效率和靈活性將會得到提高。它可以通過提供點對點的服務來保持靈活性，同時通過支持共享乘車來提高效率。為了開發這種公共交通工具，車輛需要合作來接受客戶的要求，而不是圍繞城市巡航隨機提供。為了提高效率和合作性，可以使用控制中心來協調所有車輛，管理所有服務請求，并分配車輛以滿足要求。此外，車輛應該按照路線執行指導的行駛計劃，以實現系統目標。近年來，無人駕駛車輛受到業界的大量關注，我們可以預期在不久的將來許多智能車輛會在道路上運行。可以采用智能車輛高效、靈活地構建新的智能公共交通系統。本文介紹了基于智能自動車輛的公共交通系統。它能夠管理智能車隊以適應運輸需求，提供乘車共享點對點的服務。

2 相關研究

智能車輛的概念是在20世紀20年代提出的，其研究已經開始了30多年。智能車輛配備了許多傳感器，為車輛提供完整的感應能力，能夠適應鄰近環境，實現全自動化控制。2007年，DARPA城市挑戰提升了智能汽車駕駛意識的能力，并進行復雜的演練。2010年，VisLab進行了幾次無人駕駛車輛從意大利到中國成功旅行13 000 km的實驗。Google在2011年展示了智能汽車原型。到2013年年底，美國的內華達州、佛羅里達州、加利福尼亞州和密歇根州都通過了法律，允許智能汽車在公共道路上運行。第一臺自駕車從NAVIA出貨。其他汽車制造商，如“梅賽德斯-奔馳”“寶馬”（BMW）和“奧迪”（Audi）都投入了自主開發技術，并將智能汽車包括在生產計劃中。

大多數關于智能汽車的研究工作主要集中在控制和通信方面。Mladenovic和Abbas[1]提出了一種用于分布式車輛智能的自組織和合作控制框架。文獻[2]研究了連接智能汽車的車道分配策略，并提出了換車機制，以平衡效率和安全性之間的權衡。Petrov和Nashashibi[3]開發了一個反饋控制器，用于自主超車，而不用于路線標記和車輛間通信。車輛可以通過各種車載無線通信技術相互通信和固定基礎設施。目前，車載通信主要部署在衛星、蜂窩網絡和車載自組織網絡（VANET）上。VANET是一種移動自組織網絡，其中車輛作為移動節點，可以提高構成智能交通系統的智能汽車的通信能力和組織能力。Furda等人[4]為無人駕駛車輛引入了無線通信框架。它促進了車對車和車對基礎設施的通信，提高車輛的安全性和效率。Gomes等人[5]設計了一個駕駛員輔助系統，允許車輛通過V2V通信從附近的其他車輛收集實時攝像機圖像。通過這種方式，智能汽車可以連接起來并且可以與控制中心進行通信。

近期，許多學者研究出租車服務的可分享性。Santi等人[6]調查了乘客不便和共同受益的權衡之間的折中，認為輕微的不適可能會帶來擁堵較少、運行成本低、分攤費用少、污染少、環境更清潔等優點。Maetal[7]在提出了一個名為T-Share的出租車分配系統，研究了動態的出租車乘車問題。在本文中，我們專注于標準出租車中幾乎不存在的主要內在特征——智能車輛：車輛的直接控制不涉及任何人為因素。智能車輛可以完全遵循來自控制中心的指令，因為它們既不執行任何未分配的請求，也不拒絕任何分配的請求。智能車輛可以充分合作來實現系統目標，以達到駕駛出租車不可能達到的目標。智能汽車交通系統設計獨特，可以幫助提高未來交通系統的容量和靈活性。

3 智能車輛交通的總體構架

傳統智能交通系統包括交通管理系統、交通信息系統、公交信息系統、車輛管理系統、泊車系統、車輛控制系統六大子系統，其核心在于控制，即將控制技術、信息技術、通信技術融入交通領域，形成完整的控制體系。然而，傳統的智能交通系統依然依賴于駕駛員決策。這使得車輛駕駛員充分考慮個人利益的同時充分合作不夠。例如：有I和II 2輛汽車，在特定時間，顧客A發出請求，I車在相對于II車的較遠距離，但是I車為空車，II車載客，當I車接單后向顧客A行駛時，II車的顧客下車，并且位置在顧客A附近，但此時顧客A仍然要等待I車接，而II車則需要再尋找其他顧客。如果由自動駕駛控制技術的智能車輛來服務，所有決策由控制中心決定，則可以很好地避免這類事情的發生。當A發出請求后的一段時間，II車乘客下車，II車在A的附近。來自該位置的請求可能由II車服務會更好，雖然I車已經接單，但系統可以調控由II車去服務，I車則尋找其他請求。由于車輛通過適當的車載通信技術連接，可以不時調控車輛的任務和路線，既能夠縮短顧客等待時間，又能縮短車輛的行駛路徑（如圖1、圖2所示）。

對于已載客車輛來說，在車輛的出發地和目的地之間如果有其他乘客發出請求，車輛可以順載，乘客可以共享乘車。例如：有乘客A和乘客B，乘客A正在由車輛I服務，乘客B在車輛I的行駛路徑上發出請求，當B到達目的地的路徑D與I當前的行駛路徑AC部分重合，則需計算車輛I執行BC路徑與BD路徑的距離與時間差CD，如在可接受范圍內，則可共享乘車，車輛I同時服務B。當在B顧客的請求范圍之外時，則由其他車輛服務B（如圖3所示）。

該系統由控制中心管理和運行，其主要職責是收集所有必需的信息，并分配給智能車輛服務于運輸請求。由各種無線車載通信技術提供動力，所有的智能車輛都可以連接，并可以立即與控制中心進行通信。以這種方式，控制中心可以在數據收集子間隔中收集必要的車輛狀態，例如車輛的當前位置、服務請求的確認、交通擁堵信息等。客戶還可以通過任何適當的方式（例如電話、移動應用等）將其請求提交給控制中心。數據收集子區間后，所有數據在控制中心準備執行分配任務。隨著技術的進步，智能車輛可以在道路上運行。各種車載無線通信技術允許智能車輛連接并協同響應瞬時情況，這構成了高效、靈活的新型公共交通工具。

4 總結與展望

由于無人駕駛技術的成熟，讓智能車輛通過實時調控來服務于人們的生活，作為人們的交通工具變得可行。在本文中，基于智能車輛，設計了支持共享乘車的車輛交通系統，具有高度的車輛可控性，并且可以高效率和靈活地協同應對實時情況。在今后的研究過程中，將智能系統的車輛調度模型與優化作為研究重點，以實際運行為出發點，進一步將智能交通系統實踐。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]