صفحه اصلی نقشه راه رویدادها تالار گفتگو نقشه سایت درباره ما گزارش ها English
     
 
 کنترل مقاوم هوشمند سيگنال ترافيک در يک محيط ارتباطي خودرو با زيرساخت و خودرو با خودرو

 

کينگ هي

دانشنامه دکترا – دانشگاه آريزونا

چکيده

سامانه هاي مدرن کنترل سيگنال ترافيکي در طول 40 تا 50 سال گذشته تغيير قابل توجهي نکرده اند. هنوز پراستفاده ترين اين سامانه ها، سامانه Time-of-day و سامانه coordinated-actuated هستند. زيرا اغلب سامانه هاي پيشرفته کنترل سيگنال تطبيقي موجود براي بيشتر افراد بسيار پيچيده و ژرف محسوب مي شوند. پيشرفت هاي اخير در زمينه استانداردها و فناوري هاي ارتباطي مبنايي براي افزايش قابل توجه توانايي انسان در قابليت هاي کنترل سيگنال ترافيکي فراهم آورده است. در ايالات متحده، برنامه IntelliDrive (که در ابتدا يکپارچه سازي خودرو و زيرساخت ناميده مي شد) ارتباطات بردکوتاه اختصاصي (DSRC) با فرکانس 5.9 GHz را به عنوان روش اصلي براي کاربردهاي مبتني بر براي ارتباطات خودرو با خودرو (V2V) و خودرو با زيرساخت (V2I) که در مجموع تحت عنوان V2X شناخته مي‌شوند، برگزيده است. توانايي مبادله اطلاعات بين خودروها و زيرساخت، توسعه قابل ملاحظه اي در قابليت هاي سامانه هاي موجود در آشکارسازي حضور نقطه اي و عبور که در اغلب سيستم هاي کنترل ترافيک مورد استفاده واقع مي شود، بوجود آورده است. با استفاده از داده هاي غني بدست آمده از برنامه IntelliDrive، مي توان مسئله کنترل ترافيک را با يک روش داده محور نوآورانه و رياضياتي حل کرد و به دستاوردهايي مقاوم (robust) و بهينه رسيد.

در اين دانشنامه دکترا، سه مسئله متفاوت در يک محيط ارتباطي V2X با استفاده از روشهاي آماري و برنامه نويسي رياضي مورد بررسي قرار گرفته است:

  • مکانيابي پيشرفته خودرو در سطح باند مجازي حرکت (pseudo-lane-level)
  • کنترل اولويت چندگانه مقاوم به روش coordinated-actuated
  • کنترل سيگنال ترافيکي شرياني بر اساس مسافرت گروهي ترکيبي

در ابتدا، يک سيستم مکانيابي GPS سطح باند مجازي حرکت بر مبناي محيط ارتباطي IntelliDrive پيشنهاد شده است. خطاهاي GPS مي تواند به خطاهاي حالت مشترك و غير مشترك تفکيك شود. خطاهاي حالت مشترك مي توانند با GPS تفاضلي (DGPS) کاهش پيدا کنند ولي خطاهاي حالت غير مشترك اين قابليت را ندارند. خطاهاي حالت مشترك GPS با استفاده از اصلاحات تفاضلي بدست آمده از تجهيزات کنار جاده اي (RSE) جبران مي شوند. در ارتباطات خودرو با زيرساخت، يک نقشه جانمايي جاده با کيفيت بالا (که در استاندارد SAE J2735 به نام MAP خوانده مي شود) و تصحيح هاي برد مجازي ماهواره اي توسط تجهيزات کنار جاده‌اي منتشر مي شود. به منظور بهبود و تصحيح مکانيابي يک خودرو در سطح خط سير، از يک رويکرد کنترل فرايند آماري استفاده مي شود تا رويدادهاي مهم رانندگي ماند گردش در يک تقاطع يا تغيير خط سير مورد آشکارسازي قرار گيرد. هر زمان که يک رويداد تغيير خط سير رخ دهد، يک برنامه رياضي به تخمين و بروزسازي خطاهاي حالت غير مشترك GPS مي پردازد.

در مرحله دوم، با فرض اينکه برنامه IntelliDrive تنها بر روي خودرهاي اورژانس و عبوري اجرا مي‌شود،  يک مدل رياضي تحليلي، يک برنامه خطي عدد صحيح ترکيبي ([1]MLIP) ابداع شده است تا کنترل بهنگام اولويت چندگانه را فراهم سازد. بنظر مي رسد اين اولين فرمول بندي رياضي باشد که جنبه هاي پيشرفته کنترلرهاي مدرن ترافيکي مانند افزايش زمان چراغ سبز و فعال سازي خودروها را در نظر مي گيرد تا در اجراي طرح هاي بهينه سيگنال، انعطاف پذيري لازم بوجود آيد. هماهنگ سازي سيگنال بين سيگنال هاي مجاور توسط درخواست هاي هماهنگ سازي مجازي که رفتاري کاملا متفاوت با کنترلهاي هماهنگ سازي جاري در يک کنترل از نوع coordinated-actuated دارند، پاسخ داده مي شود. روش جديد هماهنگ سازي پيشنهادي مي تواند اولويت دهي و هماهنگ سازي را تواما پردازش نمايد تا بدين وسيله تاخير اتوبوس ها و خودروها با راه حلهاي بهنگام بهينه سازي، کاهش يافته و متعادل گردد.

مسئله کنترل مقاوم اولويت دهي چندگانه به صورت يک مسئله برش چندجمله اي با مفروضاتي معقول ساده سازي شده و در يک تقاطع واقعي در خيابان جنوبي و خيابان شماره 67 فونيکس به تاريخ 22 فوريه و دهم مارس 2010 در ايالت آريزونا مورد آزمايش قرار گرفته است. تجهيزات کنار جاده اي در اتاقک کنترل سيگنال ترافيکي نصب شده و از طريق يک کنترلر زنده، سيگنال ترافيک از طريق اترنت به سيستم متصل شده است. با پشتيباني تيم هماهنگ سازي عمليات اضطراري منطقه اي (REACT) استان ماريکوپا سه خودروي REACT به تجهيزات درون خودرويي (OBE) مجهز شده اند. سنارويهاي مختلف اولويت بندي مورد آزمون قرار گرفت كه از جمله مي‌توان به درخواست‌هاي همزمان، درخواست‌هاي متضاد و درخواست‌هاي مختلط اشاره كرد. تجارب صورت گرفته نشان دادند كه كنترلر ترافيك تحت هر سناريو به طور مطلوب اجرا مي‌شود.

در نهايت يك فرمول‌بندي رياضي بر مبناي حركت گروهي يكنواخت به نام PAMSCOD ارائه شده است تا كنترل آنلاين سيگنال ترافيك شرياني را همراه با لحاظ نمودن حالت هاي متعدد مسافرت در محيط IntelliDrive بر روي خودروهاي با ضريب نفوذ بالاي بازار مشتمل بر خودروهاي سواري مورد آزمون قرار دهد. در ابتدا يك الگوريتم سلسه مراتبي تشخيص گروه خودروها (platoon) پيشنهاد شده كه بطور بهنگام قادر به شناسايي گروه خودروهاست. اين الگوريتم مي‌تواند تعداد گروه‌هاي خودرو نزديك شونده به هر تقاطع را شناسايي كند. سپس يك برنامه خطي عدد صحيح ترکيبي (MLIP) حل شده تا طرح‌هاي آتي سيگنال بهينه بر روي داده هاي بهنگام يك گروه خودرو (و درخواست خدمات صادره از سوي گروه) و وضعيت جاري كنترلر ترافيك تعيين شود. كد PAMSCOD كه از طول چرخه متداول شبكه استخراج شده، پيشرفت پوياي چند حالته (تركيبي) (MDP) بر روي بزرگراه شرياني را بر مبناي اطلاعات بهنگام گروه خودرو ارائه مي نمايد. براي كاهش زمان حل، با استفاده از نظامي كه اولين درخواست دريافتي را در اولويت خدمات دهي قرار مي‌دهد، ناحيه حل مطلوب بهبود يافته است. شبيه سازي آنلاين ريزمقياس در VISSIM نشان مي دهد كه PAMSCOD مي‌تواند به آساني دو حالت ترافيك شامل خودروها و اتوبوس‌ها را بطور مشترك پردازش كند و در مقايسه با طرح‌هاي بهينه‌سازي SYNCHRO بطرز قابل ملاحظه‌اي تاخيرهاي هر دو حالت را كاهش ‌دهد.

 



[1] Mixed-Integer Linear Program

 

 

 ضمایم
 
 




آخرین تاریخ بروزرسانی ۱۳۹۷/۵/۲
كليه حقوق اين سايت متعلق به پروژه سامانه ارتباطات هوشمند خودرویی است