全息环境下复杂交通系统的分形车辆协作方法研究

信息感知不完备的车辆协作往往导致交通事故与拥挤，从系统科学角度研究全息环境下车辆协作机理对解决交通拥挤、简化复杂交通系统的运行管理具有重要意义。本项目根据车辆个体单元及宏观交通流具有自相似性的特征，运用分形理论对全息环境下的车辆协作机理进行研究。内容包括：研究复杂交通系统的多级区域车辆协作的分形结构，将全息环境下的人-车-路耦合体抽象为协作中的拟人智能体- - 车路分形人；研究具有自相似、分形繁殖方法与车路情境感知智能等特性的车路分形人构建方法；研究车路分形人的个体协作行为机理和全息环境新型跟驰模型；研究基于车路分形人、车辆协作情境双边相关的分形D2L系统控制引擎模型，实现并简化复杂交通系统多级区域的交通管理；最终把所研究的全新车辆协作模型嵌入到Paramics软件中进行仿真实验，并在车路实验平台中验证。项目旨在揭示全息环境下的交通流规律和车辆协作机理，为微观调控区域交通流提供理论方法。

交通事故与交通拥挤是城市发展中亟待解决的难题，从系统科学角度研究全息环境下车辆协作机理对解决交通拥挤、简化复杂交通系统的运行管理具有重要意义。本项目根据车辆个体单元及宏观交通流具有自相似性的特征，运用分形理论对全息环境下的车辆协作机理进行研究。.经过4年时间的艰苦研发，课题共发表学术论文19篇，授权发明专利7项，获得浙江省科学技术奖2项，完成了项目书规定的研究任务和要求。已在车路分形人构建方法、全息环境下的跟驰模型和协作行为、分形D2L系统控制引擎模型、分形车辆协作方法的Paramics仿真、全息交通环境及其分形车路协作理论方法在多种城市交通中的应用等方面取得了一系列具有自主知识产权的创新成果。具体研究成果如下：.提出了一种基于模糊C均值聚类（FCM）道路交通状态判别模型及时空分析方法，根据空间单元在路网的空间分布、对道路上车辆进行投影实现对车辆分布自相似分析，并根据这种分形特征建立分形体模型；通过对车辆的个性驾驶行为历史数据分析获取各种交通工况环境下的个体行为运行规律，揭示了全息环境下车辆行驶过程中的协作机理及驾驶行为模式之间转换的决策推理机制；提出了考虑车路信息与驾驶员反应特性的个体差异等因素的新型车辆跟驰协作、换道协作方法。建立了车辆协调系统下物理架构和通信组网方式车辆协作体系，并提出了单点强迫式车辆协作方法和多点强迫式车辆协作方法；基于D0L系统设计了避免交通紊流的D2L系统的字符链规则集P，然后通过反复的仿真实验对字符链规则集进行完善，得到基于D2L系统的车辆分形协作控制引擎；设计开发了全新的基于车路分形人的车辆协作模型，并将其封装为DLL文件，通过Paramics微观交通流仿真软件提供的API接口嵌入到Paramics环境之中，仿真实现全息感知的新型跟驰、换道等车辆协作模型；将车路分形人的协作方法应用于专用道时分复用、主辅灯、可变车道、公共自行车调度、公交车自燃预警等研究中，并取得一系列成果。.课题的研究成果揭示了全息环境下的交通流规律和车辆协作机理，在此基础上将车辆协作的方法广泛应用于交通领域，完备信息感知环境，为微观调控区域交通流提供理论方法。课题组下一步将持续展开更深入的研究，预计未来会取得更多成果。