电子车牌与交通感应协同环境下应急车辆路径优化研究

摘要

随着社会经济的不断发展，城市的规模不断扩大，城市内部的不稳定性也在明显加剧，各类突发事件和交通事故发生的频率居高不下，事故中发生的人员伤亡很大一部分是因为救援不及时导致的，如何对救援车辆进行路径规划，使其能够尽快的到达事故发生点，成为提升救援效率的关键，而目前国内并没有专门针对应急车辆的路径规划体系。随着智能交通系统的快递发展，电子车牌技术的不断推广和普及，本文考虑将未来电子车牌感应设备大范围布设后所形成的“交通感应网”作为获取交通数据的方式，结合应急救援车辆对交通状态的敏感性，讨论如何在电子车牌与交通感应网的协同环境下进行车辆路径的动态优化。　　本文首先对应急救援相关理论知识做了简要介绍，包括突发事件的概念、应急救援的特征、应急车辆的交通特性以及应急车辆的路径选择问题。　　其次，构建了电子车牌与交通感应网的协同环境，从电子车牌系统的组成、交通感应网的形成原理和数据中心的分级布局三个层面介绍了协同环境的形成过程，并从数据采集和传输的角度分析了协同环境的运行机理。　　考虑应急车辆的强时间特性，在协同环境提供实时数据的基础之上，构建了基于路段行程时间的路径动态选择模型，将传统的A*算法进行改进，引入时间变量、启发函数更新和时间窗约束，提升了路径搜索算法在实时环境下的性能，为应急车辆在动态变化的城市道路网中实时选择时间最短路径。　　在应急车辆路径动态选择的同时，考虑应急车辆在交叉口处的优先通行问题，以应急车辆优先控制为目的给出了电子车牌感应器的布设方案和交通参数的提取方法，针对应急车辆优先相位的不同状态设计了绿灯延长和红灯早断的控制策略，尽可能减少应急车辆在交叉口处的通行延误。　　最后通过仿真实例，验证了电子车牌与交通感应网协同环境下的路径实时优化过程：通过路径动态选择，为应急车辆避开可能发生拥堵的路段，减少应急车辆与事故点之间的行程时间；通过应急车辆交叉口优先控制策略，降低应急车辆按路径行驶的过程中，因交叉口信号控制或车辆排队而造成的延误，减少应急车辆的路径行程时间，提升应急车辆的救援效率。

目录

声明

第1 章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电子车牌与交通感应网相关研究现状

1.2.2 应急车辆路径问题研究现状

1.3 研究目标及研究内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 技术路线

第2 章相关理论分析

2.1应急救援概述

2.1.1 突发事件概述

2.1.2 应急救援特征

2.2 应急车辆相关问题分析

2.2.1应急车辆交通特性分析

2.2.2 应急车辆路径选择

2.2.3 应急车辆优先通行

2.3 电子车牌与交通感应网协同环境组成

2.3.1电子车牌系统

2.3.2交通感应网

2.3.3数据中心

2.4 电子车牌与交通感应网协同环境运行机理

2.4.1 电子车牌数据采集

2.4.2 数据传输

2.5本章小结

第3 章协同环境下应急车辆路径动态选择

3.1 协同环境下应急车辆路径选择流程

3.2 路径选择模型建立

3.3 路径搜索算法动态优化

3.3.1 路径搜索算法分析

3.3.2 启发式 A*算法原理

3.3.3 协同环境下算法自适应优化策略

3.4 本章小结

第4 章协同环境下应急车辆交叉口优先通行

4.1 应急车辆优先控制基本框架

4.2 应急车辆优先数据获取

4.2.1 感应器布设

4.2.2 参数获取

4.3 应急车辆优先控制策略

4.3.1 基本假设

4.3.2 应急车辆优先控制基本思想

4.3.3 优先控制基本参数

4.3.4 绿灯延长策略

4.3.5 红灯早断策略

4.4 本章小结

第5 章应急车辆路径优化案例分析

5.1 应急车辆路径动态选择

5.1.1 场景设置

5.1.2 车流输入

5.1.3 路径选择结果

5.1.4 路径选择效果分析

5.2 应急车辆优先通行

5.2.1 交叉口基础数据

5.2.2 仿真环境设置

5.2.3 仿真情景设置

5.2.4 结果分析

5.3本章小结

结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

附录 1 动态路径搜索部分代码

附录 2 路段行程时间数据

附录 3 应急车辆优先通行核心逻辑代码