[發(fā)明專利]一種面向車路協(xié)同環(huán)境的元胞傳輸模型改進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110079828.0
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112907950B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冒培培;季欣凱;冉斌;曲栩;易紫薇;李林恒
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/052;G08G1/065;G06F17/11
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

1.一種面向車路協(xié)同環(huán)境的元胞傳輸模型改進(jìn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、獲取高速公路研究路段的斷面交通流數(shù)據(jù)，包括路段所有進(jìn)出口斷面的交通流密度、交通流流量和車輛平均速度；

步驟(2)、利用獲取的高速公路研究路段斷面交通流數(shù)據(jù)，采用最優(yōu)線性擬合法分別擬合得到包含通行能力下降和可變限速控制下的兩個交通流基本圖；

步驟(3)、初始化元胞傳輸模型，根據(jù)獲取的高速公路研究路段斷面交通流數(shù)據(jù)確定各時段主線起終點(diǎn)及出入口匝道的交通需求，確定元胞的初始長度、元胞初始交通流密度；

步驟(4)、基于仿真，結(jié)合擬合得到的兩個交通流基本圖計(jì)算各元胞內(nèi)的可能車輛流入、可能車輛流出率，具體為：

步驟(4.1)、根據(jù)長度變化值計(jì)算元胞長度：

l_i(k+1)＝l_i(k)+Δl_i+1(k)-Δl_i(k)

其中，Δl_i(k)為元胞i的長度變化參數(shù)，Δl_i+1(k)為元胞i+1的長度變化參數(shù)，l_i(k)為元胞i在k時刻的長度，l_i(k+1)為元胞i在k+1時刻的長度；

步驟(4.2)、根據(jù)元胞i的長度變化參數(shù)Δl_i(k)和元胞i+1的長度變化參數(shù)Δl_i+1(k)的取值大小，計(jì)算第k個時間間隔內(nèi)每個元胞的可能車輛流入率、可能車輛流出率，具體為：

步驟(4.2.1)、根據(jù)Δl_i(k)和Δl_i+1(k)的取值大小分成四種情況討論，計(jì)算臨時密度ρ′_i(k)；

(1)當(dāng)Δl_i+1(k)≥0且Δl_i(k)≥0的情況下：

(2)當(dāng)Δl_i+1(k)＜0且Δl_i(k)≥0的情況下：

(3)當(dāng)Δl_i+1(k)＜0且Δl_i(k)＜0的情況下：

(4)當(dāng)Δl_i+1(k)≥0且Δl_i(k)＜0的情況下：

其中，ρ_i(k)為k時刻元胞i的交通流密度，ρ′_i(k)為k時刻元胞i的臨時密度，ρ_i+1(k)為k時刻元胞i+1的交通流密度；

步驟(4.2.2)、根據(jù)擬合的包含通行能力下降的交通流基本圖，找到通行能力下降后的流量Q_d和通行能力下降時對應(yīng)的密度閾值ρ_d，則元胞的可能車輛流入率的計(jì)算公式為：

其中，R_i(k)為元胞i的可能車輛流入率；w為運(yùn)動波傳播速度；ρ_jam為擁堵密度；為當(dāng)前限速值條件下的最大流量；

步驟(4.2.3)、根據(jù)擬合的包含可變限速控制情況下的交通流基本圖，根據(jù)第k個時刻限速值v_sl(k)，確定該限速值下的最大流量和對應(yīng)的關(guān)鍵密度值ρ_VSL，則元胞i-1的可能車輛流出率的計(jì)算公式為：

其中，ρ′_i-1(k)為k時刻元胞i-1的臨時密度；

步驟(5)、比較計(jì)算出的相鄰元胞內(nèi)的可能車輛流入率、可能車輛流出率，并且根據(jù)q_i(k)＝min(S_i-1(k)，R_i(k))計(jì)算k時刻元胞i的車輛流出率；其中q_i(k)為k時刻元胞i的車輛流出率，R_i(k)為元胞i的可能車輛流入率，S_i-1(k)為元胞i-1的可能車輛流出率；

步驟(6)、根據(jù)計(jì)算的k時刻元胞i的車輛流出率q_i(k)，更新各元胞內(nèi)的交通流密度及平均交通流速度，具體為：

步驟(6.1)、計(jì)算第k+1個時刻元胞i的交通流密度其中，ρ′_i(k)為k時刻元胞i的臨時密度，l_i(k+1)為元胞i在k+1時刻的長度，ΔT為時間間隔，q_i(k)為k時刻元胞i的流入車輛率，q_i-1(k)為k時刻元胞i-1的流入車輛率；

步驟(6.2)、根據(jù)計(jì)算得到的k+1個時刻元胞i的交通流密度ρ_i(k+1)與當(dāng)前限速值情況下的關(guān)鍵密度值ρ_VSL進(jìn)行比較，根據(jù)交通流基本圖計(jì)算可變限速值控制下的元胞i的平均交通流速度v(k+1)：

其中，v_f為當(dāng)前可變限速值條件下的自由流速度；ρ_VSL為當(dāng)前可變限速值條件下的關(guān)鍵密度值；v_sl(k)為第k個時刻限速值；ρ_jam為擁堵密度；ρ_i(k+1)為k+1時刻元胞i的交通流密度；

步驟(7)、判斷是否預(yù)測結(jié)束，如果結(jié)束則輸出更新后的各元胞內(nèi)的交通流密度及平均交通流速度，否則轉(zhuǎn)到步驟(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向車路協(xié)同環(huán)境的元胞傳輸模型改進(jìn)方法，其特征在于：所述步驟(1)獲取高速公路研究路段的斷面交通流數(shù)據(jù)，具體為：

步驟(1.1)、選擇一定長度的高速公路路段，確定其主線路段車道數(shù)n、數(shù)據(jù)采集的時間間隔ΔT，并確定數(shù)據(jù)采集位置，并設(shè)置交通流檢測器包括主線起終點(diǎn)、入口和出口匝道處；

步驟(1.2)、利用設(shè)置的交通流檢測器以時間間隔ΔT為周期進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集，獲取得到高速公路研究路段的斷面交通流數(shù)據(jù)，包括交通流密度、交通流流量、車輛平均速度。