智能车辆交通体系发展研究

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]