智能网联环境下基于安全势场理论的车辆换道模型

来源：中国血液净化杂志2021年第6期北京时间：

作者：李林恒, 甘婧, 曲栩, 冉斌

单位：1. 东南大学 交通学院, 江苏 南京 210096;2. 东南大学 东南大学-威斯康星大学智能网联交通联合研究院, 江苏 南京 210096;3. 东南大学 城市智能交通江苏省重点实验室, 江苏 南京 210096"],"fundList_en":["National Key Research and Development Program of China (2018YFB1600600); Research on Optimal Design and Simulation of Urban Multi-mode Public Transportation System Based on Bottleneck Mode (20YJAZH083); Excellent Doctoral Dissertation Cultivation Fund of Southeast University (YBPY1928)

摘要：为有效刻画未来智能网联环境下车辆在换道过程中面临的驾驶风险，保证车辆执行更加安全的换道决策，建立基于安全势场理论的车辆换道模型。首先针对车辆换道过程中所遇到的驾驶风险进行评估，利用势场理论给出车辆行驶过程中不同运动状态下安全势场的空间分布。其次根据换道过程中相关车辆不同安全势场分布情况计算出换道结束时的车间临界距离，相比于传统的车间临界距离计算模型，提出方法能够动态刻画出车辆在不同速度、加速度条件下临界距离的变化趋势，并且能够根据车辆不同的运动状态，动态表达出车辆间临界距离的变化。在此基础上，根据智能网联环境下车辆各类运动状态能够被实时感知的特点，总结出车辆各类运动状态下需要的换道安全临界时间，最终建立基于安全势场理论的最小安全距离换道模型。最后，对模型进行数值仿真分析，仿真结果表明：车辆换道所需要的最小纵向安全距离与换道车辆以及其周围车辆的运动状态有着直接关系。在今后趋于成熟的智能网联环境下，该模型可以进一步进行扩展，利用安全势场的分布情况，对车辆换道过程进行动态实时干涉，能够为今后智能网联环境下车辆协同换道、车辆自动驾驶以及车辆群体优化控制等相关研究提供一定的理论支撑。

关键词：交通工程,换道模型,安全势场理论,最小安全距离,智能网联

基金资助：国家重点研发计划项目（2018YFB1600600）；教育部人文社会科学研究规划基金项目（20YJAZH083）；东南大学优秀博士学位论文培育基金项目（YBPY1928）