Väitös maankäytön suunnittelun ja liikennetekniikan alalta, M.Sc. Francesco Vitale

Väitöskirjan nimi: Hierarchical control for Connected and Automated Vehicles: From safe vehicle navigation to network congestion alleviation

Tohtoriopiskelija: M.Sc. Francesco Vitale

Vastaväittäjät: 
Professori Monica Menendez, New York University, Abu Dhabi
Professori (Associate Professor) Jack Haddad, Israel Institute of Technology

Kustos: Professori (Associate Professor) Claudio Roncoli, Insinööritieteiden korkeakoulu, rakennetun ympäristön laitos

Uusi kehys kaupunkiliikenteen parantamiseksi CAV-teknologialla, keskittyen reaaliaikaiseen turvallisuuteen, koordinointiin ja ruuhkien vähentämiseen

Tämä väitöskirja keskittyy kaupunkiliikenteen hallinnan parantamiseen yhdistettyjen ja automatisoitujen ajoneuvojen (CAV) avulla. Se esittelee menetelmiä reaaliaikaiseen esteiden välttämiseen, ajoneuvojen liikkeiden optimointiin risteyksissä ja ruuhkien vähentämiseen. Tavoitteena on parantaa kaupunkiliikenteen tehokkuutta, turvallisuutta ja kestävyyttä parantamalla liikennevirtaa, vähentämällä viiveitä ja helpottamalla sujuvampaa vuorovaikutusta CAV-ajoneuvojen ja ihmisten ajamien ajoneuvojen välillä. 

Tutkimus käsittelee haasteita, kuten reaaliaikaista päätöksentekoa dynaamisissa liikenneympäristöissä ja CAV-ajoneuvojen yhteistyötä ruuhkien ja matka-ajan vähentämiseksi. Se osoittaa, että CAV-ajoneuvot voivat välttää esteitä reaaliajassa odottamatta koko liikeradanuudelleenlaskentaa, mikä parantaa merkittävästi reaktioaikoja ja turvallisuutta. Tämä mahdollistaa ajoneuvojen nopean reagoinnin odottamattomiin esteisiin samalla, kun niiden ajoreittejä hienosäädetään. 

Lisäksi tutkimus ehdottaa hajautettua järjestelmää ajoneuvojen aikajaksojen optimointiin risteyksissä, mikä vähentää matka-aikaa ja viiveitä. CAV-ajoneuvot toimivat yhteistyössä varmistaakseen sujuvan risteysten läpäisyn ilman päällekkäisyyksiä, samalla kun liikenteen tehokkuus säilyy korkeana. Ruuhkien vähentämismenetelmä lyhentää kokonaismatka-aikaa jopa 33% ja viiveitä jopa 67%. Se mukautuu myös eri CAV-penetraatiotasoihin verkossa ja estää täysruuhkia avainväylillä. 

Tutkimus tarjoaa uusia oivalluksia yhdistämällä reaaliaikaisen reagoinnin jayhteistyökäyttäytymisen, tarjoten innovatiivisia ratkaisuja kaupunkiliikenteen hallintaan, vaikka CAV-teknologiaa olisi käytössä vain osittain. Ehdotetut menetelmät ovat sovellettavissa kaupungeissa, joissa otetaan käyttöön CAV-ajoneuvoja parantamaan liikenteen hallintaa, vähentämään polttoaineenkulutusta ja lisäämään liikenneturvallisuutta. Lisäksi lähestymistavalla on potentiaalia automaation ja robotiikan sovelluksissa. 

Tulokset osoittavat, että reaaliaikainen, hajautettu optimointi parantaa merkittävästi kaupunkiliikenteen olosuhteita. Väitöskirjassa kehitetyt strategiat luovat pohjan sujuvammalle ja turvallisemmalle liikenteelle sekä CAV-ajoneuvoille että ihmisten ajamille ajoneuvoille. Kun kaupungit ottavat yhä enemmän käyttöön CAV-teknologiaa, nämä löydökset tukevat älykkäämpää ja kestävämpää liikennettä.

Avainsanat: Yhdistetyt ja automatisoidut ajoneuvot, kaupunkiliikenteen hallinta, hajautettu optimointi, liikeratojen suunnittelu ja hallinta, yhteistyöhön perustuva ajoneuvoreititys

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot: