[发明专利]一种混合交通场景下的快速路双车道协同控制方法

权利要求书

1.一种混合交通场景下的快速路双车道协同控制方法，包括同一行驶方向的快速路的双车道，所述双车道包括第一车道和第二车道；所述双车道上行驶有多辆人驾车HV和多辆网联自动车CAV，其特征在于，包括以下步骤：

S1：定义快速路混合交通子车队；

将所述第一车道和第二车道上行驶的车辆分为若干个子车队，其中定义紧跟在人驾车HV后面的网联自动车CAV为一个子车队的次头车，而次头车前面一辆人驾车HV则为另一个相邻子车队的尾车；

S2：子车队中网联自动车的通信拓扑；

所述子车队中所有的网联自动车CAV都能从离本车最近的网联自动车CAV和它的前车获取相关运动状态信息；

S3：构建网联自动车控制策略和人驾车模型；

3.1)构建子车队中网联自动车辆CAV控制算法，算法如下：

u_n(t)＝k_s(x_n-1(t-ξ)-x_n(t-ξ)-(s₀+t_hv_n(t-ξ)))+k_△v(v_n-1(t-ξ)-v_n(t-ξ)+k_△v,cl(v_cl(t-ξ)-v_n(t-ξ))+k_a,cl(a_cl(t-ξ)-a_n(t-ξ))

其中：u_n(t)表示网联自动车的控制器，在这里特指网联自动车在t时刻的加速度；x_n(t)表示第n辆车在t时刻的位置，x_n-1(t)表示第n-1辆车在t时刻的位置，其中n-1辆车为第n辆车的临近前车；t表示时间，t-ξ表示由于时延的存在导致网联自动车的加速度是由CAV在t-ξ时刻的状态决定的；v_n(t)表示第n辆车在t时刻的速度，v_n-1(t)表示第n-1辆车在t时刻的速度，a_n(t)表示第n辆车在t时刻的加速度；v_cl(t)和a_cl(t)是距离第n辆车邻近的网联自动车的速度和加速度；s₀是静止时的最小安全距离；t_h是期望的车头时距；ξ表示通信时延；k_s、k_△v、k_△v,cl和k_a,cl是控制增益，选取范围为0到1之间；

3.2)构建人驾车模型

a_n(t)＝g_s(x_n-1(t)-x_n(t)-△x^*)+g_△v(v_n-1(t)-v_n(t))-g_v(v_n(t)-v^*)

其中：这里的a_n(t)表示人驾车在t时刻的加速度，△x^*表示在恒定行驶速度下对应的平衡车间距；(x_n-1(t)-x_n(t))为本车与前车的位置差；(v_n-1(t)-v_n(t))为本车与前车的速度差；v^*为本车的恒定行驶速度；模型的系数g_s,g_△v和g_v是正的常数，由给定的跟车模型在平衡点处推导得出；

3.3)得到最优速度函数表达式

其中：V(△x)表示最优速度或者期望速度，一般用于跟车模型中，用来刻画人驾车的驾驶行为；v_m表示给定的最大速度，例如快速路上为120km/h；△x表示同一车道上前后两辆车的车间距；g_l、g_h分别表示给定的最低和最高的车间距；

S4：基于空间分布的双车道混合交通群体控制方法；

4.1)随机选择第一车道或者第二车道中仅包含网联自动车CAV的子车队，随机选择其中一辆网联自动车CAV，判断其是否为次头车，若是，则保持当前行驶状态；若否，则准备执行群体分离策略；

4.2)随机选择第一车道或者第二车道中同时包含人驾车HV和网联自动车CAV的子车队，判断该子车队的次头车和尾车之间是否有网联自动车CAV；若否，则保持当前行驶状态；若是，则随机选择其中一辆网联自动车CAV准备执行分群策略；

4.3)对于步骤4.1)和4.2)中随机选择的准备执行分离策略的网联自动车CAV，判断是否满足换道安全条件，即d(t)≥d_sfae+τ₁(v_LD(t)-v_i(t))，其中d表示换道车辆与目标车道后车在纵向方向上的间距，τ₁表示目标车道后车辨别换道发生的反应时间，v_LD(t)和v_i(t)分别表示目标车道后车V_LD和换道车辆V_i在t时刻的速度；若否，则保持当前行驶状态；若是，则准备执行组群策略；

4.4)判断步骤4.3)中准备进行组群策略的网联自动车CAV，其准备加入的另一车道中的临近前车是否为人驾车HV；若否，则保持当前行驶状态；若是，则执行换道进行组群。