[发明专利]一种智能网联车环境下多车道环岛车辆协同控制方法

说明书

本发明涉及一种智能网联车环境下多车道环岛车辆协同控制方法，包括：获取环岛控制区内的车辆信息；分别构建车辆通行顺序优化模型和车辆轨迹优化模型；将车辆通行顺序优化模型和车辆轨迹优化模型整合成车辆协同优化模型，对车辆协同优化模型进行迭代求解，得到环岛控制区内各车辆的运行轨迹；由环岛中央控制器控制各车辆按照对应的运行轨迹行驶通过环岛。与现有技术相比，本发明通过收集环岛控制区内车辆信息，并构建车辆通行顺序优化模型和车辆轨迹优化模型、整合得到车辆协同优化模型，能够使车辆按照运行轨迹行驶通过环岛，在保障通行安全的前提下提高通行效率，有效平衡环岛的通行效率与整体油耗，使环岛适应高流量环境。

技术领域

本发明涉及智能交通控制技术领域，尤其是涉及一种智能网联车环境下多车道环岛车辆协同控制方法。

背景技术

相对交叉口，环岛在安全方面具有一定的优势：同样车道条件下的环岛冲突点相对于交叉口较少，且车辆在环岛内通行速度低，安全性更高。因此环岛在世界各地都得到了广泛的应用。但是，传统交通环境下的环岛最大通行能力有限，不能适应较大的车流量。

近年来，智能网联车技术在解决交通安全、道路拥堵和改善驾乘体验上展现出了巨大潜力，在智能网联车环境下，不仅可以实时获取车辆及周围环境的信息，还可以对车辆进行精确控制，这使得智能交通的控制对象可以精确到每一辆车。

为解决环岛通行能力有限的问题，目前基于智能网联车技术，主要针对环岛进行了以下研究：第一种集中于研究小范围车辆协同进入环岛的方法，以解决车辆之间的冲突问题；第二种研究则基于特定的通行规则，例如“先到先服务”规则(FCFS，First ComeFirst Service)和“先进先出”规则(FIFO，First In First Out)，以对车辆的轨迹进行规划。上述两种研究仅仅能够对环岛内可能产生冲突的2～3辆车进行控制，均不能实现大范围内优化车辆之间通行顺序的目的，也就无法有效提升环岛的通行效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智联网联车环境下多车道环岛车辆协同控制方法，以有效提升环岛通行效率，使环岛能够适应高流量环境。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能网联车环境下多车道环岛车辆协同控制方法，包括以下步骤：

S1、获取环岛控制区内的车辆信息；

S2、分别构建车辆通行顺序优化模型和车辆轨迹优化模型；

S3、将车辆通行顺序优化模型和车辆轨迹优化模型整合成车辆协同优化模型，对车辆协同优化模型进行迭代求解，得到环岛控制区内各车辆的运行轨迹；

S4、根据环岛控制区内各车辆的运行轨迹，由环岛中央控制器控制各车辆按照对应的运行轨迹行驶通过环岛。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、将距离进入环岛停车线小于或等于预设长度的进口道设置为环岛控制区，所述环岛控制区内的车辆实时与环岛中央控制器进行通讯，且由环岛中央控制器控制环岛控制区内的各车辆按照运行轨迹行驶；

S12、环岛中央控制器实时收集环岛控制区内各车辆的车辆信息，所述车辆信息包括车辆当前位置、速度和加速度。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、构建车辆通行顺序优化模型，所述车辆通行顺序优化模型的目标函数为车辆平均延误最短，约束条件包括车辆通过停车线的时间约束、车辆通过冲突点的时间约束、车辆最早到达时间约束以及车辆第一动力学约束；

S22、构建车辆轨迹优化模型，所述车辆轨迹优化模型的目标函数为车辆总油耗最低，约束条件包括车辆初始状态与终止状态约束、跟车安全距离约束以及车辆第二动力学约束。