[发明专利]一种智能车路协同环境下实时可变车道动态分配方法

权利要求书

1.一种智能车路协同环境下实时可变车道动态分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：在智能车路协同环境下采集各种基础交通数据，将得到的数据发送到数据处理中心，判断是否满足可变车道开启条件；

步骤(2)：构建路段车道分配模型，将确定的车道组合输入路段车道分配模型，根据实时交通量计算出不同车道组合的车均延误，选择延误最小的车道组合作为最优车道组合方案；

所述路段车道分配模型采用BPR函数构建，假设上行车道方向为r，下行车道方向为r'；每一条车道的通行能力为c，路段双向各n条车道，则单向路段通行能力为nc；将i作为可转换方向车道数，当出现上下行车道调整时，上下行的车道通行能力将增加或减少±ic；

步骤(3)：为避免频繁换道引发安全事故，设置延误优化差值、间隔时间、车道数目约束条件进行安全控制；

所述约束条件包括：

(3.1)延误优化差值ΔM；

P(i_k)-P(i_k+1)＞ΔM (6)

式中：P(i_k)——表示重交通流方向在k阶段实行的车道方案中车辆的平均延误，单位是s；

P(i_k+1)——表示重交通流方向在k+1阶段实行的车道方案中车辆的平均延误，单位是s；

(3.2)时间间隔约束；

T＞T_min (7)

式中：T——当前车道组合方案持续时间，单位是min；

T_min——车道组合方案切换的最小时间间隔，单位是min；

(3.3)车道数目约束；

-n＜i＜n (8)

式中：i——可转换方向车道数；

n——单向车道数；

步骤(4)：将最优车道组合方案通过可变信息板或车内导航传达给驾驶员，提前进行变道引流；

步骤(5)：基于HCM2000建立交叉口可变车道动态分配方法，以延误最小构建目标函数，设置饱和度、最小绿灯时间、信号周期时长进行约束控制；

步骤(5)中构建的目标函数如下：

式中：n_ij——i进口道上j车流所对应的车道数；

q_ij——i进口道上j车道组的实际到达交通量(pcu/h)；

d_ij——i进口道上j车道组的车均延误(s)；

步骤(5)中约束条件如下：

(5.1)饱和度约束；

式中：x_ij——i进口道上j车道组的饱和度；

q_ij——i进口道上j车道组的实际到达交通量(pcu/h)；

CAP_ij——i进口道上j车道组的通行能力(pcu/h)；

S_ij——i进口道上j车道组的饱和流率(pcu/h)；

λ_ij——i进口道上j车道组所属信号相位的绿信比；

(5.2)最小绿灯时间约束；

G_mink≤g_k (11)

式中：k＝{1,2,3,4}——分别表示四种不同的相位；

G_mink——信号相位k的最小绿灯时间取值，取10s；

g_k——信号相位k的有效绿灯时间；

(5.3)信号周期时长约束；

式中：g_k——信号相位k的有效绿灯时间；

C——信号周期长度，取120s；

L——一个信号周期内的总损失时间；

(5.4)车道数量约束；

式中：n_ij——i进口道上j车流所对应的车道数；

N_i——i进口道的总车道数；

步骤(6)：在MATLAB环境下分析单方向车流改变和直行左转流量均改变的延误状况；

步骤(7)：根据步骤(6)所得结果为实时导向流量状况下选择最优车道组合提供依据。