[發(fā)明專利]一種面向二次事故預防動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011030968.0
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112233458B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐鋮鋮;彭暢;劉攀;季彥婕;李志斌
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16;G06N3/04;G06N3/08;H04N7/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發(fā)明提出了一種面向二次事故預防動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制方法。在事故發(fā)生后，交管中心基于攝像頭獲取的實時交通流數(shù)據(jù)評估事故影響與上游交通狀態(tài)，控制不同斷面處的可變信號標識發(fā)布動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制指令，引導上游來車提前于上游自由流段合理換道并適當減速以減少下游事故影響，從而降低下游事故引發(fā)的二次事故風險，保障交通安全并提高城市快速路通行能力。本發(fā)明基于深度強化學習算法，設(shè)置獎勵函數(shù)時兼顧安全與效率兩項指標，并針對動態(tài)車道與可變限速的不同效果設(shè)置修正因子以充分發(fā)揮兩類控制策略的協(xié)同效果。模型采用演員?評論家(Actor Critic,AC)框架優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于道路交通安全設(shè)計、智能交通管理與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向二次事故預防的動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)

快速道路屬于少數(shù)能提供完全不間斷高速交通流的公路設(shè)施類型，在區(qū)域交通運輸體系中起骨架作用，而事故的發(fā)生會形成固定瓶頸，造成傷亡與財產(chǎn)損失，還會產(chǎn)生額外的排放和能源浪費。另外，事故的發(fā)生還可能引發(fā)二次事故，不僅進一步加劇已有事故的影響，還會極大危害應(yīng)急人員的生命健康。因此對二次事故發(fā)生概率及嚴重程度的有效控制即是事故預防管理領(lǐng)域的重要任務(wù)。

在事故影響下將會形成沿縱向的速度差與橫向各車道間的速度差。前者會迫使上游來車劇烈減速，而后者也會產(chǎn)生強烈的換道需求從而形成時走時停波。兩類現(xiàn)象疊加一方面降低通行能力，另一方面也增加了追尾等二次事故風險。

動態(tài)車道控制與可變限速控制技術(shù)均以此出發(fā)，基于探測器獲取的交通信息在事故發(fā)生后于上游交通條件較好處發(fā)布合理換道建議和速度建議以降低二次事故風險。前者旨在緩解事故形成的橫向速度差，而后者則以平滑縱向速度差為目的。因為控制中心可獲取全局交通狀態(tài)，其發(fā)布的換道建議和速度建議具有較高的合理性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提出面向二次事故預防的動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制方法，通過動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制降低快速道路事故發(fā)生后因受迫換道、盲目換道及受迫減速等行為形成的追尾等二次事故風險。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種面向二次事故預防的動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制方法，該方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建面向二次事故預防的動態(tài)車道與可變限速協(xié)同控制系統(tǒng)，包括交通指令發(fā)布設(shè)備、交通數(shù)據(jù)采集設(shè)備、協(xié)同控制模型(Actor)與評價模型(Critic)，交通指令發(fā)布設(shè)備與交通數(shù)據(jù)采集設(shè)備沿快速道路布設(shè)，協(xié)同控制模型與評價模型均為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，協(xié)同控制模型與評價模型共同組成控制-評價模型(Actor-Critic)；

2)選擇可變信號板作為交通指令發(fā)布設(shè)備，布設(shè)于交通龍門架上，懸于道路橫斷面上方；一臺龍門架即為一道控制斷面，掛有多片可變信號板，一片可變信號板針對一車道同時發(fā)布動態(tài)車道與可變限速指令，其中動態(tài)車道指令包括“正常通行”、“建議向左換道”、“建議向右換道”三種；可變限速指令包括“保持默認限速”、“下調(diào)限速20km/h”兩種，可變限速控制指令不區(qū)分車道，同一斷面的所有車道具有相同的限速，控制斷面間距設(shè)為500米；

3)選擇流量監(jiān)測攝像頭作為交通數(shù)據(jù)采集設(shè)備，間隔地布設(shè)于交通龍門架與單懸臂桿上，懸于道路橫斷面上方，一臺龍門架或一支懸臂桿即為一道探測斷面，掛有多臺攝像頭，一臺攝像頭針對一車道，監(jiān)控上游50米長區(qū)間，每隔1秒采集監(jiān)控區(qū)間內(nèi)的車道占用率(％)、速度(m/s)、排隊長度(m)等交通信息(車道占用率反映交通密度，當一車道被機動車完全占滿時對應(yīng)的占用率為100％)。多道探測斷面共同采集的交通信息經(jīng)過預處理后共同組成交通狀態(tài)。探測斷面間距設(shè)為250米。當探測斷面與控制斷面重合時，攝像頭與可變信號板共用相同的龍門架；當探測斷面位于兩控制斷面中間時，攝像頭安裝于單臂懸臂桿上；