[发明专利]一种车路协同下高速公路可变限速和变道协同控制方法

说明书

本发明公开了一种车路协同下高速公路可变限速和变道协同控制方法，具体为：布设路侧单元，将含有入口匝道的高速公路路段划分为若干个控制路段；预测高速公路瓶颈区内下一周期将会发生交通拥挤；对当前周期内入口匝道上的车辆实施速度控制；确定汇入之后主线车道允许汇入的临界密度；判断高速公路主线上各控制路段在下一周期内的交通密度是否大于汇入之后主线车道允许汇入的临界密度；对高速公路主线上的各控制路段进行可变限速控制协同变道控制；控制信息发布至车载提示系统，调控流入下游的流量。本发明基于车路协同的实时信息共享，通过可变限速控制和变道控制协同，提高了高速公路通行效率、减少了大量集中变道行为、降低了追尾风险。

技术领域

本发明属于智能交通管理与控制技术领域，涉及一种车路协同下高速公路可变限速和变道协同控制方法。

背景技术

高速公路入口匝道合流区是事故多发的路段之一。当高速公路主线和入口匝道交通需求较大，瓶颈上游的交通量高于瓶颈的最大容量时将激活瓶颈，产生拥挤；加之主线车辆和匝道汇入车辆在瓶颈附近可能发生大量的集中变道行为，所造成的车辆速度震荡，将增加追尾风险和进一步导致交通流的紊乱，造成通行能力下降，加剧了交通拥挤的严重程度。特别是近年来我国汽车数量迅猛增长，高速公路上交通需求呈现快速增加趋势，致使合流区车辆通行难、通行效率低等问题日益突出，严重影响了道路驾驶员的出行时间效益。如何有效改善高速公路合流区车辆通行效率、降低事故风险问题，变的至关重要。

可变限速和变道控制是高速公路两种常用的交通管控手段。可变限速控制通过动态调节瓶颈区上游交通量，以维持流入瓶颈的交通量在其最大容量附近，旨在最大化瓶颈区的通行效率，无法调控瓶颈附近车辆的变道行为对可变限速控制的影响；当瓶颈附近出现大量的集中变道行为时，会对车流产生影响，引发拥挤和排队，使瓶颈的最大通行能力下降15%-25%，这将会对实施的可变限速控制产生较大的负面影响，这也是为什么有时实施可变限速却无法改善车辆行车时间的原因。变道控制通过发布变道信息使车辆在离瓶颈一段距离时提前变道，从而减轻瓶颈附近的拥挤和消除排队，但在高交通需求下，可能无法提供安全的变道间隙，导致车辆无法顺利变道。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有可变限速控制主要有以下缺点：第一，仅对高速公路主线采用单一的可变限速控制，忽略了车辆变道对可变限速控制效果产生的负面影响。第二，现有可变限速控制往往对某一限速路段内的所有车道实施同一限速值，没有考虑到实际中高速公路上不同车道最高限速值之间的差异，很难适应车辆分车道行驶的实际情况。第三，现有可变限速主要是当瓶颈区产生交通拥挤时，才开始对上游的交通流实施可变限速控制，无法发挥可变限速的主动预防效果，且驾驶员难以及时发现发布在可变信息板上的限速信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种车路协同下高速公路可变限速和变道协同控制方法，基于车路协同技术的实时信息共享，通过可变限速控制和变道控制协同，提高了高速公路通行效率、减少了大量集中变道的行为、降低了追尾风险，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种车路协同下高速公路可变限速和变道协同控制方法，具体按照以下步骤进行：

S1：布设路侧单元，将含有入口匝道的高速公路路段划分为若干个控制路段，入口匝道下游的主线车道为瓶颈区；路侧单元接收当前主线所有控制路段和入口匝道上通行的所有车辆信息，并发送至交通控制中心；

S2：判断下一周期内连接入口匝道的控制路段的交通密度是否大于瓶颈区临界密度，如果大于瓶颈区临界密度，预测瓶颈区下一周期将发生交通拥挤，执行步骤S3；否则，执行步骤S6；

S3，判断下一周期内入口匝道的交通密度是否大于入口匝道上所允许汇入的临界密度，如果大于入口匝道上所允许汇入的临界密度，执行步骤S4；否则，直接汇入并执行步骤S5；

S4，对当前周期内入口匝道上的车辆实施速度控制，使得下一周期从入口匝道汇入主线车道的交通流保持以临界交通流汇入；