A járműkommunikáció hatósugárfüggő vizsgálata vegyes forgalomban

Fischer Zsolt BSc IV. évf.

e-mail: zsolt@fisu.hu

Konzulens: Kiss Ádám, Műszaki Mechanikai Tanszék

e-mail: kiss_a@mm.bme.hu

Milyen módon alakítják át a forgalmat az önvezető autók? Csökkenthető a fantomdugókban eltöltött idő, biztonságosabbá tehető a közlekedés? Ilyen és hasonló kérdések rendszeresen felmerülnek napjaink egyik legtöbbet kutatott területén, az autonóm járművek témakörében. Ebben a dolgozatban a járművek közötti kommunikáció nyújtotta lehetőségeket és azok hatásait vizsgálom ezekre a felvetésekre vonatkozóan.

A következő néhány évben, évtizedben a kooperatív és autonóm járművek meg fognak jelenni a forgalomban, de viszonylag alacsony részarányban. A teljes átállásig tartó, vegyes forgalmi helyzetnek nevezett hosszabb átmeneti időszak sok érdekes problémát felvet a sebességszabályozás terén. A kooperatív járművek képesek lesznek egy már szabványosított rövid távú frekvenciasávon kommunikálni egymással. Ez praktikusan azt jelenti, hogy egy ilyen jármű sebesség és követési távolság információkat szerezhet nem csak a közvetlenül előtte haladó de az őt több hellyel megelőző járművektől is. Ezek az információk beépíthetők a szabályozásba, így pozitív hatással lehetnek a teljes rendszer dinamikájára [1]. Fontos figyelembe venni a kommunikáció távolságfüggő hatásait is, hiszen csak a kommunikációs hatósugáron belül tartózkodó járművek építhetők be a szabályzásba. Előfordulhatnak továbbá olyan esetek is, amikor egy határon tartózkodó autó hol eltűnik, hol visszakerül ebbe a sugárba. Ezzel a szemponttal a dolgozatom kiemelt módon foglalkozik, mivel a korábbi szakirodalom ezt még nem vette figyelembe.

Az általam létrehozott rendszer tetszőleges számú járműből álló vegyes forgalmi szituáció szimulálására, illetve lineáris és nemlineáris stabilitásvizsgálatára alkalmas. A felhasználó definiálhatja hogy a rendszeren belül pontosan mely autók számítsanak autonómnak (a kapott adatok alapján beavatkozásra képesnek) és állíthat minden lényeges leíró paraméteren is. Ehhez egy ismert járműkövető modellt vettem alapul [2], melyet saját elgondolások mentén alakítottam tovább. A MATLAB-ban készült program erősen támaszkodik a DDE-Biftool package-re [3] aminek segítségével könnyedén vizsgálhatók a kialakuló periodikus pályák, azaz a stop-and-go jelleggel haladó dugók sebesség-amplitúdó változása. Lehetségessé teszi továbbá a szabályozás bistabil zónáinak feltérképezését is. Ez későbbi fejlesztések során, például adaptív szabályozás tervezésekor lehet hasznos információ, hiszen itt a rendszer a perturbáció (fékezés, gyorsítás) mértékétől függően különböző dinamikai viselkedést produkálhat. Mint minden kutatásnál, a validáció itt is fontos szerepet tölt be, ezt numerikus szimuláció segítségével kivitelezem.

Irodalom:

1. J. I. Ge, S. S. Avedisov, C. R. He, W. B. Qin, M. Sadeghpour, G. Orosz. Experimental validation of connected automated vehicle design among human-driven vehicles. Transportation Research Part C, 91:335-352, 2018

2. G. Orosz, B. Krauskopf, R. E. Wilson, Bifurcations and multiple traffic jams in a car-following model with reaction-time delay, Physica D: Nonlinear Phenomena, 211(3–4):277-293

3. K. Engelborghs, T. Luzyanina, G. Samaey, DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, Department of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, 2001.

szerző

Fischer Zsolt
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)

konzulens

Dr. Kiss Ádám
tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék

helyezés

III. helyezett