[发明专利]含专用车道的混合交通流高速路合流区通行能力计算方法

说明书

本发明为含专用车道的混合交通流高速路合流区通行能力计算方法，首先考虑自动驾驶车辆需求和自动驾驶专用车道通行能力，对自动驾驶车辆进行分配，得到各车道的交通需求；其次，以通行能力最大为优化目标，提出目标函数；同时给出了合流区内交通流的约束条件；最后根据目标函数和约束条件建立了合流区通行能力模型，通过数学规划求解合流区通行能力模型，得到合流区通行能力。该方法在含有专用车道以及自动驾驶车辆和人工自动驾驶车辆的混合交通流下，在考虑自动驾驶车辆需求和自动驾驶专用车道通行能力的基础上，通过对自动驾驶车辆进行分配以及合流区内交通流需要遵守的约束条件对合流区通行能力进行量化，对未来含有自动驾驶专用车道下的人机混驾交通流的管控具有指导意义。

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，具体是一种含专用车道的混合交通流高速路合流区通行能力计算方法。

背景技术

随着信息化技术的快速发展，为自动驾驶技术的高速发展提供了基础，与人工驾驶车辆(Human-driving vehicle，HV)相比，自动驾驶车辆(Connected autonomousvehicle，CAV)具有客观判断路况和理性驾驶的特性，驾驶行为不受驾驶员心理状态、驾驶习惯等主观因素的影响，因此自动驾驶车辆比普通车辆反应时间短，速度变化范围大，可获得更小的车头间距，理论上可以提升人机混驾交通流的最大服务流率和通行能力。考虑到我国的基本国情和地区发展的差异性，自动驾驶车辆与人工驾驶车辆的混合驾驶状态将长期存在于我国城市道路交通系统中。在人机混驾环境中，人工驾驶车辆与自动驾驶车辆之间的相互干扰会同时降低两者的运行效率，而且合流区车辆行为复杂，冲突率高，增加了驾驶难度，导致交通事故发生率上升。

高乘员(HOV)车道、公交车专用车道已经在交通系统中被广泛实施，同时证实了设置专用车道的可行性。这些专用车道的设置为自动驾驶专用车道提供了参考，通过设置自动驾驶专用车道对车道进行空间分隔，不仅能够显著减少自动驾驶车辆与人工驾驶车辆的相互干扰作用，充分发挥自动驾驶车辆节能环保、智能共享、网联协同等优势，而且设置自动驾驶专用车道也能提高自动驾驶车辆效益，有利于自动驾驶车辆的推广。

现有文献对于混合交通流下的合流区通行能力相关研究有限，对于设置自动驾驶专用车道后的合流区通行能力研究尚处于空白，无法获取未来自动驾驶车辆商用后对于合流区通行能力的影响，通过无法为自动驾驶专用车道的规划提供参考。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种含专用车道的混合交通流高速路合流区通行能力计算方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含专用车道的混合交通流高速路合流区通行能力计算方法，所述专用车道为高速路中央绿化带相邻的自动驾驶专用车道，即距离合流区出入口匝道最远的车道；该方法包括以下步骤：

步骤一、考虑自动驾驶车辆需求和自动驾驶专用车道通行能力，对自动驾驶车辆进行分配，得到各车道的交通需求，包括以下情形：

1)当自动驾驶车辆需求小于自动驾驶专用车道通行能力时，将所有自动驾驶车辆分配至自动驾驶专用车道，此时主路各车道和自动驾驶专用车道的交通需求应满足下式：

式(1)中，Q_i、Q_c分别为主路i车道和自动驾驶专用车道的交通需求，i＝1,2,...,s，s为混合车道数量，除去自动驾驶专用车道，其余车道均为混合车道，沿合流区至自动驾驶专用车道的方向依次将各混合车道记为主路1车道、主路2车道、…、主路s车道；分别为主路i车道和自动驾驶专用车道的交通流率；q_rf为匝道驶入主路1车道的交通流率；p为自动驾驶车辆的市场渗透率，0≤p≤1，p＝p′+p″，p′为自动驾驶专用车道的自动驾驶车辆混入率，p″为混合车道的自动驾驶车辆混入率；D为主路交通需求，即所有主路车道的总交通需求；φ为匝道交通需求，BFC′为自动驾驶专用车道的单车道通行能力；