[發(fā)明專利]結(jié)合干線綠波協(xié)調(diào)和應(yīng)急路徑?jīng)Q策的滾動(dòng)雙層規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310406557.4
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN116524715A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晨;謝昕博;徐嗣軒;趙雷
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發(fā)明公開了一種結(jié)合干線綠波協(xié)調(diào)和應(yīng)急路徑?jīng)Q策的滾動(dòng)雙層規(guī)劃方法，基于路徑規(guī)劃與信號(hào)控制博弈協(xié)調(diào)的思想，并將傳統(tǒng)路側(cè)數(shù)據(jù)與新型網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)融合，增進(jìn)數(shù)據(jù)精度；改進(jìn)交通波模型建立動(dòng)態(tài)路阻函數(shù)，并構(gòu)建行程時(shí)間可靠性指標(biāo)進(jìn)一步完善路權(quán)；基于Webster配時(shí)法與干線綠波思想，對信控方案進(jìn)行由點(diǎn)到線的優(yōu)化控制，并基于交叉口延誤模型對方案進(jìn)行評估與抉擇。本發(fā)明在智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下，在考慮交通系統(tǒng)整體效益的條件下實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急救援路徑的動(dòng)態(tài)更新。同時(shí)，基于雙層規(guī)劃的思想，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急救援車輛的優(yōu)先通行與路網(wǎng)社會(huì)車輛整體運(yùn)行效益的博弈均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種結(jié)合干線綠波協(xié)調(diào)和應(yīng)急路徑?jīng)Q策的滾動(dòng)雙層規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)應(yīng)急管控策略(如應(yīng)急車輛的絕對優(yōu)先)往往會(huì)對對路網(wǎng)造成延誤影響，尤其是在整體路網(wǎng)的流量較大時(shí)，盲目的為應(yīng)急車輛提供絕對優(yōu)先通行權(quán)可能會(huì)引發(fā)路網(wǎng)內(nèi)交通擁堵與交叉口級聯(lián)失效，甚至誘發(fā)二次事故。因此，城市應(yīng)急交通管理能力作為減少事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失、緩解道路擁堵、避免二次事故發(fā)生的主要手段，其水平亟需提升，為重大突發(fā)事件下的應(yīng)急救援管控提供兼顧應(yīng)急救援與交通系統(tǒng)的滾動(dòng)迭代、實(shí)時(shí)更新的協(xié)同優(yōu)先調(diào)控方法。

傳統(tǒng)的應(yīng)急車輛路徑規(guī)劃極少考慮路網(wǎng)交通狀態(tài)的動(dòng)態(tài)改變(如事故影響區(qū)的蔓延、路段行程時(shí)間的不確定性等等)，將路權(quán)的權(quán)值視為一個(gè)恒值，根據(jù)靜態(tài)的路網(wǎng)交通流數(shù)據(jù)計(jì)算行駛時(shí)間，并以幾何距離、道路質(zhì)量為依據(jù)計(jì)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(yīng)急救援的效率，忽略了路徑及其配置的應(yīng)急救援信號(hào)對路網(wǎng)造成的延誤及事故影響。

此外，大部分路徑規(guī)劃研究假設(shè)路網(wǎng)內(nèi)的交通狀態(tài)是靜態(tài)不變的，規(guī)劃的應(yīng)急救援方案在救援過程中恒定不變。然而路網(wǎng)具有時(shí)變特性，輔以事故的蔓延影響與路段的行程時(shí)間可靠性，隨著交通流狀態(tài)的改變，應(yīng)急車輛在實(shí)際行駛過程中往往需要根據(jù)當(dāng)前路況動(dòng)態(tài)選擇行駛路徑。楊兆升等在論文《城市路網(wǎng)下應(yīng)急救援路徑選擇方法》中并未考慮路網(wǎng)內(nèi)交通流的真實(shí)變化情況，無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援路徑的動(dòng)態(tài)更新，導(dǎo)致救援效率大打折扣，系統(tǒng)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(yīng)急救援路徑規(guī)劃方法，包括獲取道路拓?fù)鋱D、實(shí)時(shí)交通流數(shù)據(jù)；確定應(yīng)急救援路徑規(guī)劃評價(jià)指標(biāo)以評估路徑規(guī)劃方法的優(yōu)化性能；構(gòu)建定時(shí)協(xié)同進(jìn)化路徑規(guī)劃的基本框架，并引入波紋擴(kuò)散算法并改進(jìn)其波紋接力賽的運(yùn)行形式，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)協(xié)同進(jìn)化路徑規(guī)劃方法，動(dòng)態(tài)規(guī)劃，滾動(dòng)迭代；引入不確定性計(jì)算，分析城市路網(wǎng)實(shí)際交通環(huán)境中可能出現(xiàn)的不確定性因素，給出不確定性因素的定義及通用計(jì)算方法,為評估救援路徑可靠性提供數(shù)據(jù)支撐，從而構(gòu)建應(yīng)急救援規(guī)劃方案體系。

還有研究(CN202110564124.2)涉及網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下的滾動(dòng)二次規(guī)劃，提出了一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下基于滾動(dòng)時(shí)域的應(yīng)急車輛動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方法。具體包括：獲取應(yīng)急救援任務(wù)與城市路網(wǎng)信息，利用A*算法對應(yīng)急車輛進(jìn)行初始路徑規(guī)劃，計(jì)算得到應(yīng)急救援車輛從出發(fā)地到目的地的最短路徑；記錄路徑上包括出發(fā)地和應(yīng)急救援目的地在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)，以兩個(gè)結(jié)點(diǎn)為一個(gè)整體進(jìn)行滾動(dòng)綠波配置，設(shè)定相應(yīng)的第二目標(biāo)函數(shù)，將得到的信息轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的第二二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，逐步擴(kuò)大一個(gè)預(yù)測步長的預(yù)測范圍，直至得到可行解；控制車輛按照可行解中的當(dāng)前速度和建議加速度進(jìn)行行駛，為保證應(yīng)急車輛通行權(quán)可對信號(hào)進(jìn)行微調(diào)。以上步驟滾動(dòng)迭代，直至救援車輛抵達(dá)救援點(diǎn)。

此外，還有研究(CN202011064689.6)聚焦于宏微觀一體的雙層規(guī)劃，具體包括：構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)；獲取應(yīng)急車輛優(yōu)先通行請求；確定路徑規(guī)劃備選方案集；構(gòu)建雙層規(guī)劃模型，上層為應(yīng)急車道布設(shè)位置和應(yīng)急車輛最優(yōu)路徑的優(yōu)化，多目標(biāo)優(yōu)化模型的目標(biāo)包括應(yīng)急車輛行程時(shí)間最短、社會(huì)車輛、公交車運(yùn)行效率最高；下層為路網(wǎng)多用戶交通均衡配流；最后采用遺傳算法求解雙層應(yīng)急路徑規(guī)劃模型的上層模型,并在模型中內(nèi)嵌F-W算法求解下層模型，從而生成應(yīng)急車道與路徑規(guī)劃組合優(yōu)化最優(yōu)方案。

目前對重大突發(fā)事件的道路應(yīng)急處置已有一定的研究基礎(chǔ)，但仍存在一定的缺陷：