[发明专利]高速公路下匝道分流区域的CAV换道决策方法

权利要求书

1.高速公路下匝道分流区域的CAV换道决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建高速公路下自动驾驶专用车道行驶的CAV在下匝道分流区域的强制换道场景；

在强制换道场景下，计算混合交通流处于平衡态时四种类型车辆的存在概率，基于车道管理策略计算自动驾驶专用车道和通用车道的交通量，构建混合交通流运行条件；

构建CAV换道模型的成本函数，CAV选择在CAV换道模型的成本函数值J最小时进行换道；

其中，所述计算混合交通流处于平衡态时四种类型车辆的存在概率，具体为：

提供CAV编队理论：智能网联环境下，同一方向、同一车道上空间分布连续的CAV寻找机会主动形成智能网联车队，并进行编队行驶，智能网联车队规模r超过u时，后续CAV组建为另一个智能网联车队；

基于CAV编队理论，高速公路上混有智能网联车队的混合交通流存在4种类型车辆，分别为：传统人工驾驶车辆HMV、跟驰CAV的智能网联车队簇头车辆AVC、跟驰HMV的智能网联车队簇头车辆AVH以及智能网联车队内的CAV；

当混有智能网联车队的混合交通流中CAV的市场渗透率为p时，则4种类型车辆的存在概率，如式(1)所示：

式(1)中，p_HMV表示传统人工驾驶车辆HMV的存在概率；p_AVH表示跟驰HMV的智能网联车队簇头车辆AVH的存在概率；p_AVC表示跟驰CAV的智能网联车队簇头车辆AVC的存在概率；p_CAV表示智能网联车队内的CAV的存在概率；

所述基于车道管理策略计算自动驾驶专用车道和通用车道的交通量，构建混合交通流运行条件，具体为：

车道管理策略：CAV优先在自动驾驶专用车道上行驶，当CAV需求大于自动驾驶专用车道的最大通行能力时，则剩余CAV被分配在通用车道上行驶，CAV与HMV都拥有通用车道的路权；

根据车道管理策略，首先计算自动驾驶专用车道的交通量q_A，如式(2)所示：

q_A＝min(pD,l_AC_A),l_A＝1,2…H-1 (2)；

式(2)中，D表示高速公路交通需求，单位为veh.h^-1；l_A为自动驾驶专用车道的数量；C_A为自动驾驶专用车道的通行能力，单位为veh.h^-1；H为高速公路总车道数量，p为混合交通流中CAV的市场渗透率；

其次，计算通用车道的交通量q_mix，如式(3)所示：

q_mix＝D-q_A (3)；

构建混合交通流运行条件：初始混合交通流保持均衡状态，各车辆到达服从泊松分布，各车辆间保持合适间距运行，且不考虑通用车道GL上原有车辆的换道行为；强制换道场景换道意图生成点A距离下一个下匝道出入口的距离足够远，对当前的车辆换道决策无影响；一定时间内驶离自动驾驶专用车道的CAV有限；

所述CAV换道模型的成本函数，如式(4)所示：

式(4)中，J表示CAV换道模型的成本函数值；α为行驶效率性与换道安全性的权重参数；T_total表示CAV换道准备时间，T_max表示车辆CAV从自动驾驶车道成功换道进入下匝道的概率ρ≥95％时对应的换道准备时间；ρ表示车辆CAV从自动驾驶车道成功换道进入下匝道的概率；

所述CAV换道模型的成本函数值J的最小值函数，如式(27)所示：

式中，S表示换道准备距离，v_i表示第i条车道车流的平均行驶速度；i表示车道序号标识，i＝2～H；t_c表示可接受安全换道车头时距；Q_new表示通用车道GL的交通量更新，根据通用车道的交通量以及混合交通流处于平衡态时四种类型车辆的存在概率计算而得；t表示车头时距；n_i表示CAV从i车道换入i-1车道过程中生成的换道实验次数；

CAV从i车道换入i-1车道过程中生成的换道实验次数n_i的计算方法如式(28)所示：

式中，表示渗透率下混合流平均车头时距；P_j表示理论上出现允许j辆车穿越的间隙的概率；表示CAV从i车道换入至i-1车道的换道操作执行时间；LC_i表示第i车道的换道区域横向距离；L_i表示第i车道的最晚换道横向距离；v_i表示第i条车道车流的平均行驶速度；v_i-1表示第i-1条车道车流的平均行驶速度。