[发明专利]一种智能网联快速路匝道协同控制系统

说明书

本发明公开了一种智能网联快速路匝道协同控制系统，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；采用本发明的方案可在高峰期对系统车流进行合理分配，减少了快速路匝道合流区的冲突，提升了快速路网整体通行效率。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，特别是涉及一种智能网联快速路匝道协同控制系统。

背景技术

智能网联交通系统是指利用云计算、大数据及物联网(Internet of Things)等技术形成的联合控制系统，随着人工智能及网络通信技术研究的持续推进，汽车智能化和网联化成为了全球的研究重点。智能网联汽车的定义为搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现V2X智能信息交换、共享，实现复杂环境感知、智能决策、协同控制、安全高效行驶并最终替代人操作等功能的新一代汽车。

路径决策是在行车前为控制区域内的驾驶员规划路径，常见的路径选择标准通常是距离或时间最短、成本最少等，系统共包含两条可选路径，辅路车辆到达决策点即启动路径决策控制，路径1为选择进入快速路，包含上下匝道和主线，路径2为选择继续在辅路行驶。

在快速路匝道交通控制方法中，入口匝道控制可以在高峰期减少驶入快速路的交通量，从而减少车流冲突，使主线瓶颈路段的密度维持在关键密度附近，同时可以防止主线拥堵蔓延至出口匝道附近，对驶出快速路的车辆造成干扰。但是由于入口匝道的蓄车能力有限，因此当排队长度达到最大时，匝道控制的效果有限，不得不提高匝道放行率或关闭匝道。由于城市快速路匝道分布密度较大且上下匝道距离较小，因此仅采用主线VSL(可变限速控制)会导致合流区的交通运行处于紧张状态，因此急需提供一种主线VSL和入口匝道的协同控制的智能交通协同控制系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种智能网联快速路匝道协同控制系统，用以解决现有技术中匝道合流区的交通运行紧张状态。

本发明所采用的技术方案是：一种智能网联快速路匝道协同控制系统，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。

优选的，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。

优选的，所述驾驶环境信息包括：快速路信息、速度限制、红绿灯情况。

优选的，所述交通状态信息包括：路段流量、交通流密度、平均速度。

优选的，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。

优选的，所述期望速度模型为：