自动驾驶车辆交叉口通行的凸最优控制框架

协同车辆管理作为改善道路交通安全性与效率的一种有前景方案而出现。本文针对无信号交叉口处考虑转弯动作的网联自动驾驶车辆（CAVs）的速度规划问题。该问题通过分层集中式协调方案解决，依次优化一组车辆的通行顺序与速度轨迹，以最小化其通过交叉口所需的总能耗与行程时间。为准确估计每辆 CAV 的能耗，本文的车辆建模框架捕捉了 1) 影响纵向车辆动力学的摩擦损失，以及 2) 每辆 CAV 契合电池电动架构的动力总成。研究表明，在动力总成运行、转弯与避碰安全约束下的底层优化问题，经某些方面的凸化与松弛后，可表述为两个二阶锥规划，从而确保快速求解搜索与唯一的全局最优。仿真案例研究展示了凸松弛边界的紧性、所提方法的整体有效性，以及相对于采用广泛使用的先到先服务策略的基准方案的优势。对两个目标（行程时间与能耗）的帕累托最优解的考察，凸显了优化其权衡的重要性，因为行程时间上的微小妥协可带来显著的节能。