[发明专利]一种高速公路匝道合流区车路协同控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种高速公路匝道合流区车路协同控制方法及系统，所述系统包括车载子系统、路侧单元子系统和云服务子系统；所述车载子系统获取车辆信息，并与路侧单元子系统进行车辆之间的信息交互；所述路侧单元子系统采集交通流的状态信息，发送给云服务子系统；接收云服务子系统的控制指令，发送给车载子系统；所述云服务子系统包括云服务器，其采用博弈方法确定最优合流序列，解算出每辆车所采取的控制指令。本发明可提高整个合流区的通行效率，避免交通事故的发生，保障车辆的行车安全，降低能耗。

技术领域

本发明属于智能交通管理与控制领域，具体涉及一种车辆博弈下高速公路匝道合流区车路协同控制方法及系统。

背景技术

匝道与主线结合处是高速公路系统的瓶颈路段，极易导致道路拥堵和交通事故，存在很大安全隐患。研究表明，我国每年有30%的交通事故发生在高速公路合流区域，发生在合流区域的交通事故约占整个高速公路事故的40%。开展高速公路匝道合流区车路协同控制方法研究，对于提高高速公路合流区域行车安全意义重大。

目前基于车路协同的高速公路匝道控制系统大多采用传统的可变限速或者冲突预演的评判和预警方法，忽视车辆博弈的特性。因此，目前急需一种高速公路匝道合流区车路协同控制方法，为匝道合流区控制提供新的路径，融合车路协同技术，为高级辅助驾驶和自动驾驶车辆的匝道合流区控制提供新方法。

发明内容

本发明为解决现有技术中高速公路合流区域交通事故率高、通行效率较低的问题，进而提供了一种车辆博弈下高速公路匝道合流区车路协同控制方法。

本发明涉及一种高速公路匝道合流区车路协同控制方法，包括如下步骤：

步骤一、给车辆赋予标识，根据标识建立车辆状态方程，确定约束和合流点车辆进入检测区域后，赋予车辆唯一标识，建立车辆状态方程，如式（1）所示：

其中，表示车辆i的状态方程，t表示时间，分别表示车辆i在t时刻的位移、速度、加速度和加速度变化量，假设所采集的数据不产生噪声和延时影响，相应参数之间的关系如式（2）所示：

其中，加速度的导数表示车辆加速度变化量的大小，间接反映驾驶员和乘客的舒适程度，值越小，表明乘客的舒适度越高；

确保车辆的参数符合实际情况，添加约束条件，如式（3）所示：

其中，v_i、a_i和u_i分别表示车辆i的速度、加速度和加速度变化量，v_max表示最大速度，a_min和a_max分别表示最小加速度和最大加速度，u_min和u_max分别表示加速度变化量的最小值和最大值；

步骤二、确定每辆车在合流区域的成本函数

从进入合流区范围起，到达合流点的时间范围内，将车辆的油耗以及加速度变化量作为该车辆的成本，同时考虑驾驶员的类型，驾驶员类型不同，所对应的参数不同；燃油消耗量相对于加速度是单调关系，减小加速度降低油耗，采用加速度表示车辆的燃油消耗成本；加速度变化量表示车辆驾驶员为合流而付出的驾驶体验成本，成本函数如式（4）所示：