交通拥堵长期以来都是困扰城市居民生活的严重问题。自动驾驶、车联网、云端控制等前沿技术的发展，不仅深刻影响出行与物流的交通工具，更重要的是通过实现路径和轨迹高度可控，为交通系统管控方法的根本性变革创造了机会，有可能大大提升交通系统整体运行效率和节能减排，创造巨大的经济和社会价值。THU-LEAD团队研发的“节奏式”控制是一种面向自动驾驶时代的全新交通控制模式，从冲突根源出发释放交叉口、路网的巨大潜力，它可以充分发挥自动驾驶与车联网技术的优势，为更安全、更便捷、更富想象力的未来城市生活描绘出一副全新的蓝图。

     近日，THU-LEAD团队与密歇根大学土木系副系主任殷亚峰教授、香港大学副校长申作军教授合作的节奏式交通控制系列论文相继被Transportation Science接收。本次接收的两篇论文阐释了节奏式控制方法在道路交叉口和路网中的建模及应用方法。通过在道路网络中设计重复有序的时空节奏，并将车辆的运动轨迹“嵌入”这些时空节奏之中，从而可以在无需信号灯的情形下达到全网交通的无冲突安全运行。理论推导与大量的仿真实验证明，节奏式控制具备非常优秀的性能；除了其概念简单明晰以外，节奏式控制无需复杂的实时计算，具备在大规模路网之上的可执行性；节奏式控制在低需求场景中可以达到近乎零延误出行的目标，在高需求场景可有效避免拥塞、锁死等现象，同时还能够大幅度降低车辆排放；更进一步，节奏式控制可以与在线出行预约系统进行有机结合，从而使得构建未来交通一体化出行平台成为可能，有望最终消灭大城市交通拥堵这个困扰人类数十年的难题。

     论文内容简介：

     • Rhythmic Control of Automated Traffic-Part I: Concept and Properties at Isolated Intersections

     利用车联网和自动驾驶技术实现的车辆运动控制的准确性和协同性优势，提出了一种节奏式控制方案，该方案允许车辆以预设的节奏无冲突地通过交叉路口。节奏式控制使车辆以恒定的速度无延误行驶，并打破了一次只能将通行权分配给无冲突方向车流的限制，显著提高了自动化交通路口的通行能力。此外，这种控制方式不需要对车辆进行动态控制，既能够节约计算成本，也能避免频繁的车辆加减速。理论研究表明，在车流稳定到达的前提下，节奏式控制可以大大增加交叉路口通行能力并减少车辆延误。

     • Rhythmic Control of Automated Traffic Part II: Grid Network Rhythm and Online Routing

     智能网联技术为城市交通发展提供了良机，有助于更好地服务于城市的交通出行管理。在自动驾驶环境下，已有研究中的交通控制模型的计算时间会随着车辆数量的增加指数增长，在实际应用时存在巨大挑战。在交叉口的节奏式交通控制方案基础上，本研究提出了网络级自动驾驶车辆的实时交通控制策略。该策略将节奏式控制方法与在线路径规划算法结合，以实现路网上所有自动驾驶车辆的无冲突通行，在平均车辆延迟、路网通行量和计算复杂度方面均体现出巨大的优势。通过构造一个预设的网络节奏，所有自动驾驶车辆都可以跟随该节奏在网络上行驶，并且能够保证车辆在所有路口都不会发生碰撞。基于设计的网络节奏，将自动驾驶车辆的在线路径规划表达为混合整数线性规划问题，对自动驾驶车辆在网络入口处的进入时间和实时的时空路径进行优化。数值实验标明，该方法能够降低车辆延误并增加路网吞吐量。此外，本方法的计算成本也非常低，在普通的个人计算机上求解2,000车辆的控制优化问题的计算时间仅为0.3 s。