协同式队列控制及仿真系统搭建方法研究*

韩海兰李敏徐巍戴一凡卢贤票

（清华大学苏州汽车研究院）

汽车保有量迅速上升的同时也带来了道路事故、交通堵塞、环境污染等问题。安全、节能、环保是汽车工业发展的永恒主题，如何在保障交通安全前提下、缓解交通拥堵，提高交通运行效率是智能交通系统重要的研究方向[1-3]。随着传感器技术、无线通信技术和智能车辆技术的发展，车路协同技术逐渐成为智能交通发展的新方向。车辆队列作为智能交通应用之一，通过车车协同技术进行队列控制，在保证安全性的基础上缩短跟车间距，减小跟随车辆速度波动，有利于提高交通效率、燃油经济性和驾乘舒适性[4-6]。因此有必要研究车辆队列控制系统，而对于队列控制算法可靠性验证，直接实车上路验证成本较大，且具有风险性，基于虚拟软件联合仿真系统对控制控制算法初步验证具有必要性。CarSim 软件可进行精细车辆动力学模型搭建，MATLAB/Simulink 多用于控制算法搭建，通过CarSim 和Simulink 进行联合仿真初步对控制策略进行验证可以减少实车试验，提高实车试验安全性，节省时间和成本。

1 车辆队列场景分析

1.1 车辆队列通信拓扑结构选择

图1 车辆队列通信拓扑结构

车辆队列通信拓扑结构主要有以上6 种方式[7-9]：PF 拓扑结构下，车辆只能获取其前面一辆车的状态信息；PLF 拓扑结构下，每个跟随车辆除了能获取前方车辆的信息外还能获取领航车辆的信息；BD 拓扑结构下，车辆能获取其前车与后车的状态信息；……