申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2022-12-07

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN116229706B

主分类号：G08G1/01

分类号：G08G1/01;G08G1/052

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2023.06.23#实质审查的生效;2023.06.06#公开

摘要：本发明涉及一种基于智能网联专用车道环境下的分车道可变限速控制方法，该方法针对混合车流状态下的高速公路，首先，利用基于改进元胞传输模型的混合车流状态预测模型，预测元胞交通流参数；然后，构建不同车道可变限速控制的多目标优化模型，获取并执行不同车道可变限速控制策略，完成不同车道可变限速控制。本发明与现有技术相比，其显著优点是：面向高速公路主线路段设立智能网联车专用车道的场景，通过改进不同道路交通流下的元胞传输参数，来匹配满足车辆混合行驶特性；在确定优化多目标模型的约束条件后，执行不同车道可变限速控制策略，从而提升驾驶员在行驶过程中的稳定性，保障了智能网联车与人类驾车行驶的独立性与安全性。

主权项：1.一种基于智能网联专用车道环境下的分车道可变限速控制方法，其特征在于：该方法针对混合车流状态下的高速公路，将设定的总控制周期划分为若干个时间步长进行分车道可变限速控制，具体步骤如下：步骤1，在任一时间步长内，利用基于改进元胞传输模型的混合车流状态预测模型，预测当前时间步长的元胞交通流参数；步骤2，构建分车道可变限速控制的多目标优化模型，基于步骤1预测得到的当前时间步长的元胞交通流参数以及上一个时间步长的可变限速控制参数，得到当前时间步长的最优可变限速控制参数；步骤3，按照步骤2得到的最优可变限速控制参数，进行下一个时间步长的分车道可变限速控制，返回步骤1；步骤4，设定的总控制周期结束时，输出总控制周期内最优可变限速控制参数集合；所述基于改进元胞传输模型的混合车流状态预测模型为： 式中：K为智能网联车专用车道数量，J为通用车道数量；sk,it和rk,it分别为第k条专用车道上第i个元胞在第t个时间步长内车辆流出率和流入率；sj,it和rj,it分别为第j条通用车道上第i个元胞在第t个时间步长内车辆流出率和流入率；vvsl1,it和vvsl2,it分别为专用车道和通用车道上第i个元胞在第t个时间步长内可变限速值；ρk,it和ρj,it分别为专用车道和通用车道上第i个元胞在第t个时间步长内道路交通流密度；q1,max和q3,max分别为单一智能网联车流和单一人工驾驶车流下的单车道道路通行能力；w为非自由流状态下元胞的交通流反向阻塞波速度，ρjam为阻塞密度，为可变限速控制后单车道道路通行能力；所述元胞交通流参数包括不同车道上各元胞交通流量、交通流密度和行驶速度，其中：所述不同车道上各元胞交通流量为： 式中：qk,it为专用车道上元胞i在第t个时间步长内的道路交通流量，qj,it为通用车道上元胞i在第t个时间步长内的道路交通流量；所述不同车道上各元胞交通流密度为： 式中：T为时间步长，ρk,it+1为专用车道上元胞i在第t+1个时间步长内的交通流密度，ρj,it+1为通用车道上元胞i在第t+1个时间步长内的交通流密度；qk,i+1t为专用车道上第i+1个元胞在第t个时间步长内的道路交通流量；qj,i+1t为通用车道上第i+1个元胞在第t个时间步长内的道路交通流量；li为元胞i的长度；所述不同车道上各元胞行驶速度为： 式中，vk,it为可变限速控制下专用车道上元胞i在第t个时间步长内的行驶速度，vj,it为可变限速控制下通用车道上元胞i在第t个时间步长内的行驶速度，为在不同可变限速控制值下专用车道的元胞临界密度值，为在不同可变限速控制值下通用车道的元胞临界密度值；vf为自由流速度，vvsl1,it-1为第t-1个时间步长专用车道元胞i的可变限速值，vvsl2,it-1为第t-1个时间步长通用车道元胞i的可变限速值；引入换道比例系数更新换道引导后的不同车道上各元胞交通流密度： 式中：poff为换道比例系数，换道比例系数为分车道可变限速控制过程中发生换道行为的交通流比例；构建分车道可变限速控制的多目标优化模型为：目标函数：Jx,y＝min-TTTF+TTTT+TTSD约束条件：vmin≤vvsl1,it、vvsl2,it≤vmax|vvsl1,i+1t-vvsl1,it|vcell,change|vvsl2,i+1t-vvsl2,it|vcell,change|vvsl1,it+1-vvsl1,it|vt,change|vvsl2,it+1-vvsl2,it|vt,change|vvsl1,it-vvsl2,it|vroad,change|vvsl1,it-vvsl1,it-T|＝C·Δvchange|vvsl2,it-vvsl2,it-T|＝C·Δvchange式中：TTTF为可变限速控制路段总周转量，TTTT为可变限速控制路段总通行时间，TTSD为车道间总速度差异惩罚项，vmax为高速公路最大静态限速值，vmin为高速公路最小静态限速值；vcell,change为设定的第一限速值，vt,change为设定的第二限速值，vroad,change为设定的第三限速值，Δvchange为相邻时间步长可变限速值之差，C为常数；其中： 式中，αF1、αF2分别为专用车道和通用车道上道路总周转量系数；αT1、αT2分别为专用车道和通用车道上道路总通行时间系数、αD为车道间总速度差异惩罚项系数，N为可变限速控制路段专用车道和通用车道上元胞总数，Tt为总控制周期内时间步长总个数。

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权利要求：

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