随着新一代智能技术的快速发展、普及和渗透,自动驾驶车辆将在未来的智慧交通体系中扮演重要的角色。但由于自动驾驶车辆现阶段的技术瓶颈和单车智能存在的固有问题,其在道路交通网络中的运行安全性正引起广泛忧虑。为保障具有自动驾驶车辆的道路交通环境的安全性,并实现对自动驾驶车辆的整体化精准化组织调度,本文在充分借鉴铁路列车运行控制思想的基础上提出了虚拟轨道理论,为道路交通场景下规模化自动驾驶车辆的管控创造条件。本文主要研究内容如下:(1)本文首先介绍了国内外自动驾驶的发展现状,并对与自动驾驶管控相关的国内外研究现状进行了梳理总结,在此基础上确定了本文的研究目的、研究内容及技术路线图。(2)基于虚拟轨道理论的自动驾驶车辆管控分析。分析现阶段自动驾驶车辆的局限性和弊端,解释虚拟轨道的产生背景。对车路协同自动驾驶和虚拟轨道理论进行阐述,在此基础上详细描述了虚拟轨道的构建过程,并分析虚拟轨道场景下的自动驾驶车辆管控方法。(3)基于虚拟轨道的自动驾驶车辆管控模型构建及算法设计。构建以自动车总运行时间成本最小为目标,引入虚拟轨道约束条件的的自动驾驶车辆管控模型,在确保自动车安全行驶的基础下提高对规模化自动车的管控水平。设计粒子群优化算法以实现大规模条件下的模型求解,形成一整套虚拟轨道场景下的自动车管控理论与方法。(4)基于虚拟轨道的自动驾驶车辆管控系统设计开发。以高速公路上的规模化自动驾驶车辆管控为需求切入点,以实现车辆时空分布展示、时空轨迹图优化、突发事故下自动调整等功能和自动驾驶车辆管控模型及算法为设计目标,采用C#编程开发了高速公路自动驾驶车辆管控系统,实现本文研究成果的实践化应用。(5)案例研究。本文选取京津高速公路路段为例进行研究,通过所开发系统和SIMLite软件对京津高速公路路段的自动驾驶车辆管控过程进行了求解和可视化展现,验证了本文所提出的管控模型及算法的有效性和所开发系统的适用性。图43幅,表12个,参考文献83篇。