[发明专利]一种基于动态规划的城市快速公交节能驾驶控制方法

说明书

本发明公开了一种基于动态规划的城市快速公交节能驾驶控制方法，涉及智能交通技术领域，解决了现有车速规划无法兼顾城市快速公交车辆经济性与准时性的技术问题，其技术方案要点是可采用速度规划方法，并将实现安全适性约束作为变量约束，将经济性与准时性作为优化目标，建立最优控制模型。同时基于动态规划方法，将最优控制模型在空间域上进行离散，从终点到起点进行逆向求解，根据目标函数最小进行正向寻优得到最优速度轨迹和巡航时间。减少车辆队列行驶过程中的激进驾驶或频繁启停所产生的额外能量损失，并实现准时到站。

技术领域

本申请涉及智能交通技术领域，具体涉及城市快速公交车辆智能决策与规划技术，尤其涉及一种基于动态规划的城市快速公交节能驾驶控制方法。

背景技术

城市通勤面临着日益严重的交通拥堵问题。《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》中指出，要实施智能网联技术创新工程，发展智能决策与规划技术，发展一体化智慧出行服务，加快新能源汽车在城市公交上的应用。城市快速公交的速度决策与规划技术在提高交通效率、安全性和环境可持续性方面具有巨大潜力，并且在提升交通流稳定性、减少车辆的变速与启停的同时，也能够提高行驶经济性。

城市路网下，快速公交车辆是人们的重要出行方式，快速公交系统以其运力、效率、准时、安全、环保等优势，在大中城市公共交通中占有重要地位。由于城市交通环境的复杂性，快速公交可能受到信号灯与其他交通参与者的影响，造成车辆停车、通行效率降低、甚至堵车的现象，从而无法保证公交车辆到站的准时性。因此，综合考虑道路坡度、信号灯相位及时间等因素，对快速公交的速度进行规划，可以降低车辆行驶能耗。但是传统的速度规划方法针对一般的社会车辆，将车辆安全性、舒适性、经济性作为优化目标，而无法满足城市快速公交车辆的准时性要求。因此，综合考虑城市快速公交的安全性、舒适性、经济性、准时性等目标，开发能够适应复杂城市交通环境的速度规划与控制算法是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种基于动态规划的城市快速公交节能驾驶控制方法，其技术目的是使城市快速公交车辆在运行过程中兼顾经济性和准时性。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于动态规划的城市快速公交节能驾驶控制方法，包括：

S1：获取道路坡度角、信号灯相位、信号灯窗口时间g_ij和r_ij、目标巡航时间t_target以及车辆状态；其中，所述车辆状态包括当前车辆的初始速度v₀和初始位置s₀，g_ij表示第i个信号灯的第j个绿灯的开始时间，r_ij表示第i个信号灯的第j个红灯的开始时间；

S2：将信号灯窗口时间g_ij和r_ij的约束转化为速度约束；

S3：建立包含目标函数与约束条件的最优控制模型，所述最优控制模型的优化目标包括电机能耗和行驶时间，所述最优控制模型的约束条件包括公交车辆纵向动力学模型、道路限速、电机输出扭矩T_m、速度约束和目标距离；

S4：基于动态规划对所述最优控制模型进行求解，得到最优速度轨迹和巡航时间；

S5：判断巡航时间是否满足准时性要求，若不满足，则基于二分法对巡航时间的权重系数进行调整，根据调整后的权重系数对速度轨迹进行重新规划，重复执行步骤S1-S4，直至巡航时间满足准时性要求。