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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种智能网联环境下可逆CAV专用道的分段车道管控方法，包括：1、采集t时刻道路E方向和W方向的车辆信息；2、判断t时刻E方向和W方向CAV专用道能否开启；3、判断t时刻的道路运行指数是否满足控制条件；4、计算道路拥堵路段的具体位置；5、进行可逆CAV专用道路段设置；6、循环上述步骤，直至控制时长结束。本发明提出的车道管控方法有助于改善双向交通流量差异较大道路上的交通运行状况，提高拥堵路段道路利用率、交通效率，从而为CAV专用道设置条件下拥堵路段的交通疏导提供方法支撑。

主权项：1.一种智能网联环境下可逆CAV专用道的分段车道管控方法，其特征是应用于双向六车道上；所述双向六车道的中间两车道设置为双向CAV专用道，其他车道为人驾车和网联车均能行驶的混行车道；所述双向六车道的总长度为Ltotal；所述分段车道管控方法包括以下步骤；步骤1、以所述双向六车道的道路中心线的起点为原点，以所述道路中心线为x轴，以过原点且垂直x轴的垂线作为y轴，以从所述双向六车道起点向终点运动的车辆行驶方向为x轴正方向，记为E方向，x轴反方向记为W方向，建立道路平面坐标系；在所述道路平面坐标系中，双向六车道的道路中心线的起点坐标记为X0，所述双向六车道的道路中心线的终点坐标记为将双向六车道按照E方向上的车辆行驶方向等分为I个路段，每个路段长度为L，令任意一个路段编号记为i，i∈[1,I]；将所述双向六车道按照由E方向最外侧车道向W方向最外侧车道的顺序开始编号，依次记为1号车道，2号车道，3号车道，4号车道，5号车道，6号车道；步骤2、利用路侧智能交通设备采集t时刻双向六车道上在E方向的人驾车车辆数nEht和CAV车辆数nEct，t时刻在W方向的人驾车车辆数nWht和CAV车辆数nWct；采集t时刻在E方向的所有车道上的车辆信息，包括：t时刻1号车道的车辆数nE1，t时刻2号车道的车辆数nE2，t时刻3号车道的车辆数nE3，t时刻第i个路段1号车道上的车辆数qi,E1t，t时刻第i个路段2号车道上的车辆数qi,E2t，t时刻的第i个路段3号车道上的车辆数qi,E3t，t时刻第k辆车进入E方向的车道后行驶的距离lE,kt，t时刻第k辆车进入E方向的车道后行驶的时间TE,kt；采集t时刻在W方向的所有车道上的车辆信息，包括：t时刻4号车道的车辆数nW4，t时刻5号车道的车辆数nW5，t时刻6号车道的车辆数nW6，t时刻第i个路段4号车道上的车辆数qi,W4t，t时刻第i个路段5号车道上的车辆数qi,W5t，t时刻第i个路段6号车道上的车辆数qi,W6t，t时刻第m辆车进入W方向的车道后行驶的距离lW,mt，t时刻第m辆车进入W方向的混行车道后行驶的时间TW,mt；步骤3、判断E方向和W方向的CAV专用道能否开启；步骤3.1、利用式1计算t时刻在E方向上CAV车辆的渗透率PEt和t时刻W方向上的CAV车辆渗透率PWt； 步骤3.2、若PEt＜P*且PWt＜P*，表示E方向和W方向CAV渗透率均不足以开启CAV专用道，则执行步骤11；否则，执行步骤4；其中，P*为CAV渗透率阈值；步骤4、计算t时刻E方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速以及t时刻W方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速步骤4.1、若PEt≥P*且PWt≥P*，则利用式2计算t时刻E方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速以及t时刻W方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速并执行步骤5； 步骤4.2、若PEt≥P*且PWt＜P*，则利用式3计算t时刻E方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速以及t时刻W方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速并执行步骤5； 步骤4.3、若PEt＜P*且PWt≥P*，则利用式4计算t时刻E方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速以及t时刻W方向上的混行车道内所有车辆的平均行程车速并执行步骤5； 步骤5、定义道路交通运行畅通时交通运行指数范围为[λ0,λ1]、基本畅通时交通运行指数范围为[λ1,λ2]、轻度畅通时交通运行指数范围为[λ2,λ3]、中度拥堵时交通运行指数范围为[λ3,λ4]、严重拥堵时交通运行指数范围为[λ4,λ5]；其中，λ0、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5表示不同交通状态下交通运行指数的6个临界判定值；定义a,b,c,d,e,f,g为不同道路交通运行状况下的7个速度指标；计算t时刻在E方向的混行车道的交通运行指数TPIEt以及t时刻在W方向的混行车道的交通运行指数TPIWt；令表示和中的任意一个平均行程车速；若E方向和W方向上的道路为快速路，则利用式5计算t时刻快速路上混行车道的交通运行指数TPIt； 式5中，vk为快速路的最高限速值；若E方向和W方向上的混行车道为主干路，则利用式6计算t时刻主干路上的交通运行指数TPIt； 式6中，vz为主干路的最高限速值；若E方向和W方向上的混行车道为次干路，则利用式7计算t时刻次干路上的交通运行指数TPIt； 式7中，vc为次干路的最高限速值；步骤6、TPIEt，TPIWt分别与TPIA和TPIB进行大小比较，以确定E方向和W方向的混行车道的交通状况，其中，TPIA表示道路交通运行状况达到拥堵时的阈值，TPIB表示道路交通运行状况良好且满足可逆CAV专用道设置条件时的阈值，且TPIA＞TPIB；步骤6.1、判断TPIEt≥TPIA是否成立，若成立，则执行步骤6.2，否则，执行步骤6.4；步骤6.2、判断TPIWt≥TPIA是否成立，若成立，则在t时刻不启用可逆CAV专用道的路段，并执行步骤11；否则，执行步骤6.3；步骤6.3、判断TPIWt＜TPIB是否成立，若成立，则执行步骤7，否则，在t时刻不启用可逆CAV专用道的路段，并执行步骤11；步骤6.4、判断TPIEt＜TPIB是否成立，若成立，则执行步骤6.5，否则，在t时刻不启用可逆CAV专用道的路段，并执行步骤11；步骤6.5、判断TPIWt≥TPIA是否成立，若成立，则执行步骤8，否则，在t时刻不启用可逆CAV专用道的路段，并执行步骤11；步骤7、确定t时刻E方向上的交通拥堵路段位置：步骤7.1、初始化i＝1；步骤7.2、计算t时刻E方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Et：若PEt≥P*且PWt≥P*，利用式8计算t时刻E方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Et，并执行步骤7.3； 若PEt≥P*且PWt＜P*，利用式8计算t时刻E方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Et，并执行步骤7.3；若PEt＜P*且PWt≥P*，利用式9计算t时刻E方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Et，并执行步骤7.3； 步骤7.3、若Ki,Et＞Km，则表示第i个路段为拥堵路段，并将其编号i放入集合ZE中，并执行步骤7.4，否则，直接执行步骤7.4，其中，Km为交通流率达到极大时的密度；步骤7.4、将i+1赋值给i后，返回步骤7.2，直到i＞I为止，从而得到集合ZE中所有拥堵路段的总数为JE；步骤7.5、将集合ZE中JE个编号对应的拥堵路段均设置为可逆CAV专用道的路段；步骤7.6、对ZE中的各拥堵路段的编号进行升序排列，并将排序后的集合记为Z′E；将Z′E中任意一个拥堵路段的编号记为jE，jE∈[1，JE]，并将jE在I个路段中所对应的编号记为步骤7.7、当JE＝1，执行步骤9；当JE＞1，初始化jE＝1；步骤7.8、利用式10计算t时刻集合Z′E中相邻两个编号jE、jE+1在I个路段中的编号所对应的拥堵路段之间的间距 式10中，为t时刻编号对应的拥堵路段的终点处的横坐标；为t时刻编号对应的拥堵路段的终点处的横坐标；若则将编号对应的两个路段之间的所有路段均设置为可逆CAV专用道的路段；否则，直接执行步骤7.9；其中，dmin为满足设置车道要求的最短车道长度；步骤7.9、将jE+1赋值给jE后，返回步骤7.7，直到jE＞JE为止，并执行步骤9；步骤8、确定W方向上的交通拥堵路段位置：步骤8.1、初始化i＝1；步骤8.2、计算t时刻W方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Wt：若PWt≥P*且PEt≥P*，利用式11计算t时刻W方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Wt；并执行步骤8.3； 若PWt≥P*且PEt＜P*，利用式11计算t时刻W方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Wt；并执行步骤8.3；若PWt＜P*且PEt≥P*，利用式12计算t时刻W方向上第i个路段混行车道的交通密度Ki,Wt；并执行步骤8.3； 步骤8.3、若Ki,Wt＞Km，则表示第i个路段为拥堵路段，并将其编号i放入集合ZW中，并执行步骤8.4，否则，直接执行步骤8.4，其中，Km为流率达到极大时的密度；步骤8.4、将i+1赋值给i后，返回步骤8.2，直到i＞I为止，从而得到集合ZW中所有拥堵路段的总数为JW；步骤8.5、将集合ZW中JW个编号对应的拥堵路段均设置为可逆CAV专用道的路段；步骤8.6、对ZW中的各拥堵路段的编号进行升序排列，并将排序后的集合记为Z′W；将Z′W中任意一个拥堵路段的编号记为jW,jW∈[1，JW]，并将jW在I个路段中所对应的编号记为步骤8.7、当JW＝1，执行步骤10；当JW＞1，初始化jW＝1；步骤8.8、利用式13计算t时刻集合Z′W中相邻两个编号jW、jW+1在i个路段中的编号所对应的拥堵路段之间的间距 式13中，为t时刻编号所代表的拥堵路段的终点处的横坐标；为t时刻编号所代表的拥堵路段的终点处的横坐标；若则编号对应的两个路段之间的所有路段均设置为可逆CAV专用道的路段；否则，直接执行步骤8.9；步骤8.9、将jW+1赋值给jW后，返回步骤8.7，直到jW＞JW为止，并执行步骤10；步骤9、设置E方向上的可逆CAV专用道：若PEt≥P*且PWt≥P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将1号车道、2号车道和3号车道设置为E方向混行车道，将4号车道设置为E方向CAV专用道，将5号车道设置为W方向CAV专用道，将6号车道设置为W方向混行车道，并执行步骤11；若PEt≥P*且PWt＜P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将1号车道、2号车道和3号车道设置为E方向混行车道，将4号车道设置为E方向CAV专用道，将5号车道和6号车道设置为W方向混行车道，并执行步骤11；若PEt＜P*且PWt≥P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将1号车道、2号车道、3号车道和4号车道设置为E方向混行车道，将5号车道设置为W方向CAV专用道，将6号车道设置为W方向混行车道，并执行步骤11；步骤10、设置W方向上的可逆CAV专用道：若PWt≥P*且PEt≥P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将4号车道、5号车道和6号车道设置为W方向混行车道，3号车道设置为W方向CAV专用道，2号车道设置为E方向CAV专用道，1号车道设置为E方向混行车道，并执行步骤11；若PWt≥P*且PEt＜P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将4号车道、5号车道和6号车道设置为W方向混行车道，3号车道设置为W方向CAV专用道，将1号车道和2号车道设置为E方向混行车道，并执行步骤11；若PWt＜P*且PEt≥P*，在t时刻可逆CAV专用道的路段内，将3号车道、4号车道、5号车道和6号车道设置为W方向混行车道，2号车道设置为E方向CAV专用道，1号车道设置为E方向混行车道，并执行步骤11；步骤11、将t+Δtc赋值给t，判断t≥te是否成立，若成立，则结束管控流程；否则，返回步骤2顺序执行；其中，te表示总管控时间，Δtc是更新间隔时间步长。

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