面向生态的城市机动车行驶轨迹实时监测与诱导模型研究

Aiming at reducing vehicle emissions in an application environment of connected vehicles, this project is intended to conduct studies on the monitoring of vehicle trajectories and building eco-driving models. First, it designs and implements eco-driving tests, and develops driving behavior and emissions databases for eco-driving. Then, it improves the trajectory-based vehicle emission models after an analysis of the relationships between eco-driving parameters and vehicle emissions. Further, it develops systems of indices for monitoring vehicle emissions as well as the effectiveness of traffic mobility on a real-time basis. Subsequently, it develops trajectory based real-time eco-driving models for both manned and automated (unmanned) vehicles. Further, on one hand, it implements the real-time eco-driving guidance for manned driving through driving simulator tests, examining the effectiveness of different guiding contents, guiding methods, and guiding frequencies. On another hand, it implements the eco-driving for automated vehicles through traffic simulations, analyzing the effectiveness of the eco-driving under various traffic conditions and different market penetrations of automated vehicles.

本项目以降低城市机动车排放为目标，以车联网技术为背景应用环境，开展面向生态的城市机动车行驶轨迹实时监测与诱导模型的研究。首先设计并实施生态驾驶测试，建立针对生态驾驶的驾驶行为数据库和排放数据库。然后分析生态驾驶相关参数与机动车排放的关系，完善既有的基于行驶轨迹的机动车排放量化模型，并建立实时监测机动车排放的指标体系。同时考虑交通运行状况，建立实时监测交通运行效率的指标体系。针对有人驾驶车和自动驾驶车，建立面向生态的行驶轨迹实时诱导模型。在此基础上，一方面利用驾驶模拟器，针对有人驾驶车实现生态驾驶实时诱导，探讨不同内容、不同途径、不同频率的生态诱导方式的效果；另一方面，利用交通仿真软件，针对自动驾驶车实现生态诱导，探寻生态驾驶诱导技术在不同交通流状况、不同自动驾驶车市场占有率情况下的效果。

道路交叉口由于经常出现启停和怠速现象，是交通路网中高能耗高排放的重要区域。为缓解城市交通对环境的影响，有必要对交叉口机动车不同驾驶行为的排放进行量化分析。然而现有研究中，从生态的角度出发对车辆通过交叉口的驾驶行为轨迹优化问题尚缺乏系统的研究和科学的论证。.在此背景下，本项目从驾驶工况的角度出发，提出了交叉口范围内的机动车行驶轨迹诱导模型。本项目首先设计了交叉口范围内的生态驾驶实验方案，包括上游“提前减速”与“急减速”、交叉口停车线处“停车熄火”与“怠速侯灯”、交叉口下游“缓慢提速”与“急加速”三组不同驾驶行为下的排放对比测试，进而通过PEMS设备和GPS设备，采集了不同驾驶行为的轨迹数据和油耗排放数据，共计到178.5万条，建立了对应的生态驾驶数据库。其次，本项目基于实测数据分析了交叉口范围内不同驾驶行为组合下的机动车排放规律，并以VSP为变量和VSP聚类方法为桥梁，构建了衔接驾驶行为参数与车辆排放量化的交叉口范围内不同驾驶行为的排放模型；同时建立了面向生态和运行效率的实时监测评价指标体系。然后本项目分无排队时和有排队时两种情形，基于生态驾驶工况曲线函数建立了不同信号灯状态下交叉口车辆生态驾驶轨迹诱导模型。在此基础上，本项目为评价交叉口车辆生态驾驶诱导后的节能减排效果，针对有人驾驶车选择北京阜成路航天桥段进行了实例验证，并利用微观仿真软件分析了对单车和车流在交叉口区域的节能减排效果。.本项目旨在实现车辆通过道路交叉口处的节能减排，建立了基于驾驶工况曲线函数的生态驾驶轨迹诱导模型，从而提供了车辆通过交叉口的生态驾驶方案。