[發明專利]結合干線綠波協調和應急路徑決策的滾動雙層規劃方法

在審

• 申請號: 202310406557.4
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116524715A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王晨;謝昕博;徐嗣軒;趙雷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種結合干線綠波協調和應急路徑決策的滾動雙層規劃方法，基于路徑規劃與信號控制博弈協調的思想，并將傳統路側數據與新型網聯數據融合，增進數據精度；改進交通波模型建立動態路阻函數，并構建行程時間可靠性指標進一步完善路權；基于Webster配時法與干線綠波思想，對信控方案進行由點到線的優化控制，并基于交叉口延誤模型對方案進行評估與抉擇。本發明在智能網聯環境下，在考慮交通系統整體效益的條件下實現了應急救援路徑的動態更新。同時，基于雙層規劃的思想，實現了應急救援車輛的優先通行與路網社會車輛整體運行效益的博弈均衡。

技術領域

本發明屬于智能交通技術領域，更具體地說，涉及一種結合干線綠波協調和應急路徑決策的滾動雙層規劃方法。

背景技術

傳統應急管控策略(如應急車輛的絕對優先)往往會對對路網造成延誤影響，尤其是在整體路網的流量較大時，盲目的為應急車輛提供絕對優先通行權可能會引發路網內交通擁堵與交叉口級聯失效，甚至誘發二次事故。因此，城市應急交通管理能力作為減少事故造成的人員傷亡和財產損失、緩解道路擁堵、避免二次事故發生的主要手段，其水平亟需提升，為重大突發事件下的應急救援管控提供兼顧應急救援與交通系統的滾動迭代、實時更新的協同優先調控方法。

傳統的應急車輛路徑規劃極少考慮路網交通狀態的動態改變(如事故影響區的蔓延、路段行程時間的不確定性等等)，將路權的權值視為一個恒值，根據靜態的路網交通流數據計算行駛時間，并以幾何距離、道路質量為依據計算行程阻抗。并用Dijkstra、A*、D*Lite等算法求解最短路，這些算法僅僅考慮了應急救援的效率，忽略了路徑及其配置的應急救援信號對路網造成的延誤及事故影響。

此外，大部分路徑規劃研究假設路網內的交通狀態是靜態不變的，規劃的應急救援方案在救援過程中恒定不變。然而路網具有時變特性，輔以事故的蔓延影響與路段的行程時間可靠性，隨著交通流狀態的改變，應急車輛在實際行駛過程中往往需要根據當前路況動態選擇行駛路徑。楊兆升等在論文《城市路網下應急救援路徑選擇方法》中并未考慮路網內交通流的真實變化情況，無法實現應急救援路徑的動態更新，導致救援效率大打折扣，系統延誤顯著上升。

已有研究(CN201910333608.9)提供了一種城市道路交通事故應急救援路徑規劃方法，包括獲取道路拓撲圖、實時交通流數據；確定應急救援路徑規劃評價指標以評估路徑規劃方法的優化性能；構建定時協同進化路徑規劃的基本框架，并引入波紋擴散算法并改進其波紋接力賽的運行形式，以實現定時協同進化路徑規劃方法，動態規劃，滾動迭代；引入不確定性計算，分析城市路網實際交通環境中可能出現的不確定性因素，給出不確定性因素的定義及通用計算方法,為評估救援路徑可靠性提供數據支撐，從而構建應急救援規劃方案體系。

還有研究(CN202110564124.2)涉及網聯環境下的滾動二次規劃，提出了一種網聯環境下基于滾動時域的應急車輛動態路徑規劃方法。具體包括：獲取應急救援任務與城市路網信息，利用A*算法對應急車輛進行初始路徑規劃，計算得到應急救援車輛從出發地到目的地的最短路徑；記錄路徑上包括出發地和應急救援目的地在內的所有節點，以兩個結點為一個整體進行滾動綠波配置，設定相應的第二目標函數，將得到的信息轉化為對應的第二二次規劃問題進行求解，逐步擴大一個預測步長的預測范圍，直至得到可行解；控制車輛按照可行解中的當前速度和建議加速度進行行駛，為保證應急車輛通行權可對信號進行微調。以上步驟滾動迭代，直至救援車輛抵達救援點。

此外，還有研究(CN202011064689.6)聚焦于宏微觀一體的雙層規劃，具體包括：構建動態交通路網；獲取應急車輛優先通行請求；確定路徑規劃備選方案集；構建雙層規劃模型，上層為應急車道布設位置和應急車輛最優路徑的優化，多目標優化模型的目標包括應急車輛行程時間最短、社會車輛、公交車運行效率最高；下層為路網多用戶交通均衡配流；最后采用遺傳算法求解雙層應急路徑規劃模型的上層模型,并在模型中內嵌F-W算法求解下層模型，從而生成應急車道與路徑規劃組合優化最優方案。

目前對重大突發事件的道路應急處置已有一定的研究基礎，但仍存在一定的缺陷：