Otoyollardaki araç dizileri için şerit değişiklikleri analizi: Dizi kararlılığı, sürüş emniyeti ve konforu

Akıllı ulaştırma sistemlerinin önemli amaçlarından biri insan sürücü fonksiyonalitesini kısmi veya tümüyle devralabilmektir. Kooperatif otomatik seyir kontrolü (CACC) boylamsal araç hareketinin otomasyonu için yeni sayılabilecek bir teknolojidir. Dizi kararlılığı koşulunu sağlamak kaydıyla, CACC küçük araç arası boşluklarda güvenli araç takibini mümkün kılmakta ve yol kapasitesini iyileştirmek hedefiyle sıkı araç dizilerinin oluşumunu desteklemektedir. Klasik gerçeklenişiyle düşündüğümüzde, CACC araç dizilerinin oluşmuş olduğu ve tüm araçların yolun aynı şeridinde birbirini takip ettiği durumlarla sınırlandırılmıştır. Bununla birlikte pratik öngörülen sürüş durumları diziye giren ve çıkan araçları içermekte olup dizide sadece öndeki aracı takip etmenin yanı sıra farklı manevralar icra etmeyi gerektirir. Bu tez araç dizilerindeki (araçlar girerken ve çıkarken) şerit değişikliklerinden dolayı yapılan ek manevraların araç dizileri üzerindeki emniyet etkileri ile ilgilenmektedir. boşluk açma ve kapama manevralarını içerecek şekilde şerit değişikliklerini düzenleyen kontrolcüler araç lokasyonunun değişiminden dolayı ölçüm hataları ve sensör bozulmalarına maruz kalabilmektedir. Uygun şekilde, bu manevraların aracın boylamsal hareketi üzerine etkileri analiz edilmelidir. İlk önemli katkısı olarak bu tez, şerit değişikliği sırasında tanımlanan bu ölçüm hatalarının ilgili aracın girdi sinyal impulse'ları olarak modellenebildiğini tartışmaktadır. Bunun yanında, takip boşluğu açma/kapama manevraları uygun tanımlanmış, sınırlı bir süre sıfır-dışı olan ileribesleme girdi sinyallerinin üretimi ile gerçekleştirilebilmektedir. Bir araç dizisinde birden fazla şerit değişikliği olabileceği fikrine sadık kalarak, bu tez tekrar eden girdi sinyallerinin (impulse'lar veya zamansınırlı girdi sinyalleri) LTI sistemlerin sinyal çıktı normları üzerindeki etkilerinin çalışılmasını önermektedir. Bu tezin ikinci katkısı dizi kararlığı tanımına herhangi bir araç üzerindeki ek bozulmaları uygulayarak genişletmesidir. Aynı fikre sadık kalarak bu tezin yaptığı üçüncü katkıysa, eğer tekrar eden girdi sinyalleri (impulse veya zaman-sınırlı sinyaller) sıfır-harici bir ikamet-zamanı ile ayrılmışsa kararlı LTI sistemlerin çıktı sinyal normu üzerinde bir sınır göstermesidir. Ek olarak, çıktı sinyal normu üzerinde orijinal şekilde, sıkı bir sınır hesaplama prosedürü sunmaktadır. Dördüncü katkısı ise, bu hesaplama yöntemlerini kararlı çok-girdili çok-çıktılı LTI sistemler üzerine adapte edebilmesidir. Beşinci katkısıysa, elde edilen sonuçların araç dizilerine uygulanabilmesidir. Mesafe hatası, ivme hatası gibi çıktı sinyallerin uygun analitik sınırlarını belirlenebildiği gösterilmekte ve sonuçlar simülasyonlarla geçerli kılınmaktadır. Son büyük katkısıysa, büyük LTI sistemler için matris eksponansiyel fonksiyonların Jordan kanonik form ve Schur kırılımı temelinde yeni numerik metodlar geliştirmesidir. Bu normların değerlendirme ihtiyacı, uzun araç dizileri gibi büyük LTI sistemlerin çıktı sinyal normunun hesaplanması sırasında ortaya çıkmıştır.