[發明專利]一種基于路網動態定價的網聯智能交通路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202110392345.6
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113516277B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 周海波;趙斌;伍漢霖;許云霆;錢博
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06Q10/047
• 分類號: G06Q10/047;G06Q50/26;G06N3/0464
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

本發明提供了一種基于路網動態定價的網聯智能交通路徑規劃方法，首先交通管理者根據歷史交通流數據，使用卷積神經網絡預測每條道路的車流密度，并且制定通行價格，發布至智能交通系統，每個車輛通過路網時均需支付相應通行費用；用戶車輛到達十字路口時，獲取實時路網的狀態信息，使用強化學習計算下一時刻的最優行駛路徑；接著用戶車輛將執行的行駛路徑實時反饋至智能交通系統，交通管理者接收到交通流數據后，重復使用卷積神經網絡進行實時更新車流密度，并同步制定下一階段的道路通行價格；本發明提供的網聯智能交通路徑規劃方法能夠應對高速變化的城市交通狀況，強化學習過程在用戶車輛端完成，降低智能交通系統的計算量。

技術領域

本發明涉及網聯智能交通技術領域，主要涉及一種基于路網動態定價的網聯智能交通路徑規劃方法。

背景技術

伴隨城市中私家車數量的爆發式增長，城市交通承擔著越來越大的負擔，

傳統的緩解交通擁堵狀況的嘗試主要包括修建更多的道路或者通過限制交通出行需求如限號、限購等措施來擴大路網的通行能力。然而，這些措施往往只能夠在應用初期達到緩解交通擁堵的目的，隨著車輛數目的進一步增多導致道路容量飽和，會再次導致擁堵狀況的產生，長期擁堵已經成為了許多城市急需解決的社會性問題之一。隨著V2X通信技術以及人工智能技術的迅猛發展，智能交通系統車路協同一體化管理的管理方案為緩解城市交通擁堵問題提供了新的解決思路。同時，網聯智能交通技術的發展能夠使得道路管理部門獲取更多的道路實時信息，使得道路管理者可以根據道路實時信息對路網的交通狀況做出反應。

網聯智能交通技術基于無線通信、傳感探測等技術進行道路信息獲取，通過車車、車路信息交互和共享，并實現車輛和基礎設施之間的智能協同和配合，達到優化利用系統資源、提高道路安全、緩解交通擁堵的目標。近些年來基于深度學習的預測技術也被廣泛應用到智能交通領域。車輛在城市道路上的行駛主要受到道路的拓撲結構、速度限制，交通擁堵等因素的影響，所以車輛在接下來的時刻出現在相鄰區域的概率會大于出現在其他較遠區域的概率；同時，城市道路中的車輛數目會隨著工作日早晚高峰的變化情況呈現出明顯的周期性，這就是城市中車輛的移動的時空相關性。智能交通系統管理部門可以利用深度學習的算法如卷積神經網絡(CNN)來提取這種時空相關性特征，進一步根據這種特征來預測未來一段時間路網的車流數據。大量研究表明，基于深度學習的預測算法具有較高的準確性和可靠性。

智能交通系統車輛管理部門根據預測到的車流信息，來為道路制定通行費用，這就是道路擁堵定價技術(Road Pricing Technology)。道路擁堵定價技術的基本原理就是把經濟學中理論的應用到道路交通場景中，把道路看作是一種可以交易的商品，通過給道路制定不同的通行價格，誘導擁堵區域的車輛轉移到擁堵情況較輕或者非擁堵的區域，使用市場供需關系理論來解決交通擁堵問題。道路管理者通過給擁堵區域制定較高的價格提高了出行者選擇擁堵路段的成本，從而使得出行者選擇其他非擁堵區域出行或者選擇其他時段出行。國外如新加坡等城市的實踐結果顯示道路擁堵定價方案能夠在一定程度上達到緩解交通擁堵的目的，對于解決交通擁堵問題具有很高的實用價值。本發明根據路網的實時狀態信息來為路網中的車輛規劃行駛路徑，一方面達到了緩解城市交通擁堵、提升路網整體通行效率的目的；一方面也能夠平衡道路管理者和車輛用戶的利益，提升大部分車輛用戶的出行體驗。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種基于路網動態定價的網聯智能交通路徑規劃方法，通過誘導城市擁堵區域的車輛用戶行駛到非擁堵區域，同時能夠均衡路網的交通流量，提高整個路網的通行效率，緩解城市中心的交通擁堵情況。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于路網動態定價的網聯智能交通路徑規劃方法，包括以下步驟：