基于DEMATEL—ISM的車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理分析研究

宋平

摘要：近年來(lái)，隨著車輛數(shù)量的不斷增加，車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理問(wèn)題逐漸引起了相關(guān)研究人員的注意。目前，車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理方面，在相關(guān)理論體系的基礎(chǔ)上，集成DEMATEL-ISM方法構(gòu)建車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理辨識(shí)模型，對(duì)安全影響因素進(jìn)行綜合定量分析，是一種非常有效的方案。在此基礎(chǔ)上，本文主要研究車輛的編隊(duì)行進(jìn)安全控制，通過(guò)對(duì)車輛編隊(duì)行進(jìn)過(guò)程進(jìn)行控制，保障整體行進(jìn)安全以及暢通性，再者，合理的車輛編隊(duì)也能夠有效降低行進(jìn)中的空氣阻力，能夠在很大程度上降低車輛能耗，節(jié)約能源，是一項(xiàng)十分有意義的研究課題。希望本文的論述對(duì)未來(lái)車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理方面的研究能夠起到一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：DEMATEL-ISM；車輛編隊(duì)；行進(jìn)安全；管理分析

近年來(lái)，車輛編隊(duì)行進(jìn)安全的控制問(wèn)題受到了更多的關(guān)注。這是由于隨著全球科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛的數(shù)量越來(lái)越多，道路系統(tǒng)車流量也在不斷增加，出現(xiàn)了越來(lái)越多的交通事故、道路擁堵以及環(huán)境污染問(wèn)題。另外，在特殊領(lǐng)域行駛環(huán)境地形復(fù)雜、可見(jiàn)度低，車輛編隊(duì)行進(jìn)安全問(wèn)題更加突出。因此，對(duì)車輛編隊(duì)行進(jìn)的安全管理進(jìn)行探討也就顯得尤為重要。

1 DEMATEL-ISM建模概述

決策與試驗(yàn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室分析法（Decis'ion-Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）和解釋結(jié)構(gòu)模型法（Interpretive Structural Modeling，ISM）是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析和決策的重要方法，關(guān)于車輛編隊(duì)行進(jìn)安全問(wèn)題兩種方法均可應(yīng)用。

DEMATEL與ISM具有一定的共性，DEMATEL-ISM二者的綜合集成，以ISM為中心模型、DEMATEI為輔助模型，使得ISM方法中可達(dá)矩陣R的計(jì)算過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，集成DEMATEL-ISM的車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理影響因素辨識(shí)模型建模步驟，如圖1所示。

2 車輛行進(jìn)安全管理影響因素總結(jié)

通過(guò)集成DEMATEL-ISM的方法體系的實(shí)際分析，可以總結(jié)出目前車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理控制的影響因素主要有：

首先，現(xiàn)階段控制車隊(duì)行進(jìn)的方式主要有縱向橫向的綜合控制、橫向控制和縱向控制三種，但都是控制的特定單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體控制。其次在編隊(duì)控制方面，對(duì)于個(gè)體的動(dòng)力學(xué)控制以及運(yùn)動(dòng)學(xué)控制考慮的較少。再次在編隊(duì)控制設(shè)計(jì)中，沒(méi)有將個(gè)體運(yùn)動(dòng)和整體隊(duì)形有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。最后，現(xiàn)階段針對(duì)車隊(duì)編隊(duì)以及控制的研究，基本全是針對(duì)信息完整的情況，但是在實(shí)際中有很多不確定因素的影響，因此在后續(xù)的研究中應(yīng)該主要消除不確定因素。

3 車輛控制器設(shè)計(jì)

3.1 控制器設(shè)計(jì)思路

車隊(duì)的控制思路如圖2所示，領(lǐng)隊(duì)車輛的速度VF為已知，通過(guò)積分得到領(lǐng)隊(duì)車輛的位置橫坐標(biāo)XF，通過(guò)求導(dǎo)得到領(lǐng)隊(duì)車輛的加速度AF，并將三者作為第一個(gè)控制器的輸入，控制器1將從跟隨車輛1處采集到的速度v1和加速度a1與axvLLL進(jìn)行運(yùn)算，得到第一個(gè)控制器的輸出a2。根據(jù)控制器所得到的加速度去控制跟隨車輛1的速度v1和位置x1，從而很好的控制車輛1與跟隨車輛之間的相對(duì)距離和相對(duì)角度。后面的車輛以此類推，最終使得整個(gè)車隊(duì)在各個(gè)控制器的控制下按預(yù)期的隊(duì)形前進(jìn)，這種方法可以遞推到N輛車，都可以達(dá)到對(duì)車隊(duì)編隊(duì)控制的目的，不但很好的控制隊(duì)形，還能解決當(dāng)今突出的交通問(wèn)題。

3.2 車輛編隊(duì)安全管理控制器設(shè)計(jì)

圖2為基于Lyapunov控制原理的結(jié)構(gòu)框圖，其中給出了控制器VF和WF的表達(dá)式。整個(gè)系統(tǒng)將VL，WL作為輸入，即領(lǐng)隊(duì)車輛的橫向速度和縱向速度已知，通過(guò)運(yùn)算得到XL，YL的值，然后積分得到XL，YL的值，VF和WF為控制器，該控制器根據(jù)將所得到的的偏差e1，e2，e3作為輸入，控制器根據(jù)輸入的偏差進(jìn)行控制，得到輸出VF和WF，從而控制跟隨車輛的速度，以達(dá)到跟隨車輛與領(lǐng)隊(duì)車輛之間的距離LD和相對(duì)角度φ。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上，對(duì)基于DEMATEL-ISM的車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了一定的論述。由于道路車輛數(shù)量越來(lái)越多，道路系統(tǒng)車流量也在不斷增加，出現(xiàn)了越來(lái)越多的交通事故、交通擁堵以及環(huán)境污染等情況。再者，特殊領(lǐng)域內(nèi)，行駛環(huán)境地形復(fù)雜、可見(jiàn)度低，車輛編隊(duì)行進(jìn)安全問(wèn)題更加突出。基于此，本文主要研究了車輛的編隊(duì)行進(jìn)安全控制，通過(guò)對(duì)車輛編隊(duì)行進(jìn)過(guò)程進(jìn)行控制，保障整體行進(jìn)安全以及暢通性，同時(shí)達(dá)到降低車輛行進(jìn)能耗及節(jié)約能源的目的，是一項(xiàng)十分有意義的研究課題。希望本文的論述對(duì)未來(lái)車輛編隊(duì)行進(jìn)安全管理方面的研究能夠起到一定的借鑒意義。

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