[发明专利]车路协同环境下的多匝道协同控制及辅助驾驶方法

权利要求书

1.一种车路协同环境下的多匝道协同控制及辅助驾驶方法，其特征是，利用车路协同路侧设施实时采集路况交通参数，并利用车路协同环境的车路实时交互，引导车辆行驶速度，实现匝道控制信息的优化调整，同时使得匝道信号灯控制方式不再固定，能够根据当前高速公路主线路段车辆占有率以及匝道排队情况进行实时调控，使主线路段交通实际通行能力最大化。

2.如权利要求1所述的车路协同环境下的多匝道协同控制及辅助驾驶方法，其特征是，具体步骤如下：

S100高速公路车路协同环境构建

在高速公路主线路段、入口匝道及主要路段布设车路协同路侧设备，构建高速公路车路协同环境，在匝道入口、出口以及与匝道出入口相邻路段设置车路协同路侧设备，实现入口、出口匝道排队长度的实时检测、主线路段断面交通量、主线路段行车速度、出口匝道断面流量、通行车辆OD信息的检测；设置最大允许排队长度为匝道长度的2/3，相邻下游主线路段的车流密度应小于车辆运行最佳密度，当入口匝道排队长度或者主线路段车流密度超过设置阈值，进行协同控制，并通过路侧设备对车辆进行通知，辅助车辆驾驶，将匝道排队压力分配到邻近上游入口匝道上；

S200单匝道控制及辅助驾驶模块构建及控制

针对单匝道控制模块，采用需求-容量差额控制可变调节率的方法对高速公路的实时交通流量进行调节；依托车辆速度、密度、流量三者关系实时测量高速公路的运行状态，进而确定入口匝道的调节率，使高速公路运行状态保持在不拥挤状态；

S300多匝道协同控制及辅助驾驶模块构建及控制

在多匝道协同控制层面，多匝道调节率模块构建关键参数的具体计算如下：

S301检测并确定主线路段交通瓶颈a；

如果高速公路某主线路段满足以下两个条件即可认为该路段出现动态交通瓶颈：

O(a,k)≥O_C(a)

Q_s(a,k)+Q_i(a,k)≥Q_x(a,k)+Q_j(a,k)

式中：

O(a,k)——路段a下游断面在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的平均占有率；

O_C(a)——路段a下游断面临界占有率；

Q_s(a,k)——路段a上游断面在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的交通流量；

Q_i(a,k)——路段a范围内所有入口匝道在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的总流入量；

Q_x(a,k)——路段a下游断面在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的交通流量；

Q_j(a,k)——路段a范围内所有出口匝道在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的总流出量；

S302按照流量守恒原理，针对某瓶颈路段a，划定其影响的上游匝道范围，并计算受影响各匝道需降低的调节率总量，按照各匝道入口段相邻主线路段实时交通量权重将此降低量分配到与其相关联的各个入口匝道；影响范围内各匝道的调节率分配权重根据各匝道距瓶颈路段的距离及路段内的流量综合确定，其中路段内流量由路侧设施采集的实时数据获取，该模块各相关参数具体计算过程如下：

Q_re(a,k+1)＝[Q_s(a,k)+Q_i(a,k)]-[Q_x(a,k)+Q_j(a,k)]

R_re(b,a,k+1)＝Q_re(a,k+1)·F_ba/ΣF_ba

式中：

Q_re(a,k+1)——瓶颈路段a上游影响范围内各关联入口匝道流入交通(在t(k)≤t≤t(k+1)时段内)的减少总量；

R_re(b,a,k+1)——与瓶颈路段a相关联的上游入口匝道b的交通流量减少量；

F_ba——与瓶颈路段a相关联的上游入口匝道b调节率减少的权重系数；

n——相关匝道个数；

S303计算受影响范围内的每个入口匝道b在协同控制时采取的调节率，该模块调节率的具体计算公式如下：

r_i(b,k+1)＝Q(b,k)-R_re(b,a,k+1)

式中：

Q(b,k)——入口匝道b在t(k-1)≤t≤t(k)时段内的实际流入量；

r_i(b,k+1)——协同层面入口匝道b在t(k)≤t≤t(k+1)时段内的调节率；

r(b,k+1)＝min(r_i(b,k+1),r_j(b,k+1))

S304下游主线路段辅助驾驶构建：

根据主线交通运行情况和上游匝道控制情况，确定下游主线路段车辆行驶速度，并进行实时调控，构建车辆辅助驾驶系统，车辆辅助驾驶的车速引导模块主要参数确定方法如下：

v(b,k+1)＝(C+r(b,k+1))T/ρ

v(b,k+1)——下游路段建议车速；

ρ——高速公路主路段最佳运行密度。