[发明专利]一种智能网联快速路匝道协同控制系统

权利要求书

1.一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、获取整个路段快速路车辆、城市道路车辆的相关运动状态信息、驾驶环境信息、交通状态信息；

步骤2、设定协同控制系统的目标及约束条件，根据步骤1中获取的状态信息构建快速路匝道协同控制系统模型；

步骤3、利用步骤2中的快速路匝道协同控制系统模型计算出最优的匝道调节率和可变限速率；

步骤4、将根据步骤3中所得最优的匝道调节率和最优的可变限速率通过通信设备发送至城市道路车辆，各车辆根据接受到的控制指令，调整自身驾驶选择；

步骤5、在下一控制周期，返回步骤1并继续执行1-4的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述步骤1中获取车辆的相关运动状态信息包括车辆类型、ID、最大速度、起讫点信息、车辆位置、速度。

3.根据权利要求1所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述驾驶环境信息包括：快速路信息、速度限制、红绿灯情况。

4.根据权利要求1所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述交通状态信息包括：路段流量、交通流密度、平均速度。

5.根据权利要求1所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述构建快速路匝道协同控制系统模型包括：期望速度模型、速度密度敏感系数模型、匝道汇入量模型、主线车速折减模型、匝道汇入量模型。

6.根据权利要求5所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述期望速度模型为：

式中：b_i(k)——可变限速率，取值范围为b_min,i(k)≤b_i(k)≤1，其中b_min,i(k)∈[0,1]。

7.根据权利要求5所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述速度密度敏感系数模型为：

8.根据权利要求5所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述匝道汇入量模型为：

9.根据权利要求1所述的一种智能网联快速路匝道协同控制系统，其特征在于：所述步骤2中协同控制系统模型的目标函数及约束条件为：

式中：T为采样周期；N_p为计算步长；M为路段数；L_i为路段i的长度(km)；λ_i为路段i内的车道数；κ为补偿系数，防止ρ_i(k)过小；

ρ_i(k)为路段i在k时刻的车流密度(veh/km/lane)；

q_i(k)为路段i在k时刻的车流量(veh/h)；

v_i(k)为k时刻路段i的车流平均速度(km/h)；

ω_i(k)为路段i在k时刻入口匝道处排队车辆数；

Q_i(k)为入口匝道通行能力(veh/h)；

b_i(k)为可变限速率，取值范围为b_min,i(k)≤b_i(k)≤1，其中b_min,i(k)∈[0,1]；

r_i(k)为入口匝道调节率，r_min,i≤r_i(k)≤1，其中r_min,i∈[0,1]。