[发明专利]一种智能网联车辆的匝道协同汇入控制方法及系统

权利要求书

1.一种智能网联车辆的匝道协同汇入控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、当未经过汇入决策处理的匝道车辆到达协同汇入控制区域内的汇入决策点时，采集所有未处理的主线和匝道车辆当前的运行状态数据；

步骤2、根据实时的主线和匝道车辆的运行状态数据，以主线车辆行程时间最小和匝道车辆汇入数量最大为目标，优化确定允许汇入的匝道车辆数及其汇入主线的顺序；

步骤3、根据步骤2获得的最优化车辆汇入主线的顺序，当有匝道车辆被允许汇入主线时，记录决策过程中涉及的主线车辆、允许汇入的匝道车辆和未被允许汇入的匝道车辆，根据最优化车辆汇入主线的顺序向当前处理的车辆发送控制指令；

步骤2中采用遗传方法优化确定允许汇入的匝道车辆数及其汇入主线的顺序；

遗传方法中的基因编码由1表示主线车辆，由0表示匝道车辆，使遗传方法中的每一个体代表由当前m个主线车辆和r个匝道车辆构成一种车辆汇入顺序；设定种群大小为N，种群初始化使其表示N种车辆汇入顺序；计算种群中所有个体的适应度，经过选择运算、交叉运算和变异运算获得一个新的包含N种车辆汇入顺序的种群并重复之前操作；当执行完最大的遗传代数P后，获得最优化的允许汇入的匝道车辆数及其汇入主线的顺序；

遗传方法具体如下：

步骤5-1、遗传方法中的基因编码由1表示主线车辆，由0表示匝道车辆，使遗传方法中的每一个体代表由当前m个主线车辆和r个匝道车辆构成一种车辆汇入顺序；设定种群大小为N，种群初始化使其表示N种车辆汇入顺序；

步骤5-2、对于新种群中的个体，当一个个体中1的个数与当前实际的主线车辆数不符时，个体的适应度直接赋一极小的正数；当基因编码中1和0的个数完全与主线和匝道车辆数相对应时，适应度u的计算根据主线和匝道车辆通过汇入点时的虚拟队列分布，整合队列形成过程中主线车辆的行程时间和匝道车辆的汇入数量；具体步骤如下：

5-2-1、根据总的未经处理的匝道车辆数r和被剩下的匝道车辆数r_l，计算标准化的匝道车辆汇入数量f₁^*：

5-2-2、根据第i个主线车辆的行程时间tt_i、主线车辆数m、第i个主线车辆与汇入点之间的距离l_i、最小期望车速v_imin和最大期望车速v_imax，计算标准化的主线车辆行程时间

5-2-3、利用加权和方法，通过向标准化的主线车辆行程时间f₁^*和匝道车辆汇入数量分别赋常系数w₁和w₂，计算适应度u：

步骤5-3、当获得一个种群中所有个体的适应度之后，通过选择运算、交叉运算和变异运算获得一个包含N种车辆汇入顺序的新种群；当遗传代数小于设定的最大遗传代数P时，转到步骤5-2，否则转到步骤5-4；

步骤5-4、当执行完最大的遗传代数P后，根据适应度最大的个体，确定最优化的车辆汇入主线的顺序。

2.根据权利要求1所述的一种智能网联车辆的匝道协同汇入控制方法，其特征在于，步骤1中运行状态数据包括加速度、速度和位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种智能网联车辆的匝道协同汇入控制方法，其特征在于，步骤3中基于优化顺序，排在最后一辆主线车之后的匝道车辆不被允许汇入，仍作为未处理车辆留待进行下一次汇入决策过程，而其他车辆标记为已处理车辆；将车辆汇入顺序与车辆的运行状态数据整合起来，向每一辆当前处理的车辆发送控制指令，告知其虚拟队列前车的状态信息并引导车辆完成协同自适应巡航控制操作。

4.基于权利要求1所述的一种智能网联车辆的匝道协同汇入控制方法的控制系统，其特征在于，包括路侧控制单元和DSRC无线通信设备，路侧控制单元布设在高速公路主线车道与入口匝道交汇处且位于协同汇入控制区域内，协同汇入控制区域由高速公路最右侧车道、入口匝道、加速车道、汇入点和汇入决策点构成，该区域的实际控制范围取决于路侧控制单元的通信范围；路侧控制单元包括信息检测系统、数据处理系统、数据存储系统和信息发布系统，其中，

DSRC无线通信设备，用于实时将路侧控制单元与通信范围内的智能网联车辆进行信息传输；

信息检测系统，用于当未经过汇入决策处理的匝道车辆到达协同汇入控制区域内的汇入决策点时，采集所有未处理的主线和匝道车辆当前的运行状态数据；

数据处理系统，用于优化确定允许汇入的匝道车辆数及其汇入主线的顺序；

数据存储系统，用于当有匝道车辆被允许汇入主线时，记录决策过程中涉及的主线车辆、允许汇入的匝道车辆和未被允许汇入的匝道车辆；

信息发布系统，根据最优化车辆汇入主线的顺序向当前处理的车辆发送控制指令。