[发明专利]智能车辆汇入方法、装置及智慧公路信息物理系统

说明书

本发明提供了智能车辆汇入方法、装置及智慧公路信息物理系统；其中，该方法包括：获取汇入区间，并基于通信时延计算每个间隙的最小间隙值；结合预设避撞条件确定第一可汇入间隙以及对应的汇入参数；基于车辆性能分析待汇入车辆是否满足第一可汇入间隙的汇入要求，并确定第二可汇入间隙和汇入策略；以及，将最前端的第二可汇入间隙确定为目标汇入间隙，并将对应的汇入策略发送至待汇入车辆，以使待汇入车辆按照汇入策略汇入至目标汇入间隙。上述汇入方式中，突破了固定合流点的限制，基于待汇入车辆的运动学状态和主路车道交通流的协同，充分利用加速车道的空间资源动态设计合流点，实现了待汇入车辆安全、高效完成汇入，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明涉及智慧交通技术领域，尤其是涉及智能车辆汇入方法、装置及智慧公路信息物理系统。

背景技术

当车辆于高速公路入口匝道并入主线交通时，由于匝道上的行驶速度低于主线交通，待汇入车辆要么寻找较宽汇入间隙直接汇入主线(交通流量较高的时候直接汇入的概率偏低)，要么先通过加速车道加速，然后寻找合适的可插入间隙并完成汇入。在汇入过程中，待汇入车辆与主线车辆间存在的空间干扰和行驶速度差异以及汇入时间的约束，经常导致待汇入车辆的驾驶员难以在短时间内完成合理汇入间隙的选择，从而非安全性汇入或停车等待，导致在高速公路合流区域形成典型的交通冲突点。冲突通常表现为待汇入车辆在加速车道停车等待、主线车辆紧急制动以避免碰撞非安全性汇入车辆等各种交通事件，导致通行能力下降、行程延误、燃油消耗和交通排放增加、侧向碰撞风险等。因此，高速公路合流区域是典型的瓶颈路段，有必要对合流区域的交通状态进行控制和优化。

早期的相关研究一般从以下两个方面提高合流区域的通行效率和安全性。其中，一方面是基础设施优化设计，通过改变基础设施的参数，如增大加速车道的长度，为待汇入车辆提供更充足的行驶空间，调整汇入方式，减少行驶冲突，但这种方法得到的基础设施参数的优化值受交通需求影响较大，实际实施成本高，改造难度大，适用范围小。因此，更多的研究主要集中在第二个方面，即控制待汇入车辆在汇入过程中与主线车流之间的平衡，但是，由于交通流信息感知技术的限制，这种方法不能实时响应不断变化的交通流状态，车辆间的精细化协同有待进一步提高。

随着无线通信技术、传感器技术和自动驾驶技术的不断发展，具备网联能力的智能车辆(装载车载通信单元OBU(On Board Unit))和路侧智能通信单元RSU(Road SideUnit)的出现为汇入策略的优化提供了契机。基于车路协同，智慧高速公路的路侧交通信息设施可以检测一定范围内的车辆信息，如位置、速度、加速度和航向角度等信息，并通过RSU传递给智能车辆，即车路协同技术可以更好地感知车辆的运动状态和相对远程的交通环境，也可以更好地为车辆提供信息分发服务。

因此，基于车路协同，现有的研究对合流区域内的车辆进行精准汇入控制。根据控制逻辑的不同，精准汇入控制可以分为两类：集中式和分散式。其中，在集中式控制中，采用至少一个控制中心全局确定每辆车的控制策略，将主线车辆的V2V通信与集中式V2I车路通信相结合，引导待汇入车辆进入汇入间隙；但是，集中式方法的计算和通信成本随着待控制车辆数量的增加而增大，导致控制策略的延时过大，无法满足实时动态规划的要求。此外，控制中心等有限的基础设施可能会随着控制区域的扩大而成为负担。