1.一种网联环境下道路事故路段的多车道协同换道方法,其特征在于,包括以下步骤;
步骤1、将单向通行的三条车道由内向外依次编号,分别为第一车道、第二车道、第三车道,假设交通事故发生在第三车道上,并将第三车道上发生事故的路段及其所影响的其余两条车道上的路段共同作为交通事故影响区;所述交通事故影响区是以事故点为起始位置,以事故点所能影响的极限位置为终点位置的三条车道上的路段;
步骤2、利用式(1)确定交通事故影响区的长度s;
式(1)中,vw表示发生交通事故后事故点对交通事故影响区内车辆的反向减速波的速度,并由式(2)得到,tf表示交通事故已被清除后,对三条车道上车辆无影响的结束时刻,t0表示发生交通事故并产生事故点的开始时刻;
式(2)中,Cg表示交通事故影响区内的最大交通量,Kg表示交通事故影响区内在最大交通量时的交通密度,Q表示交通事故发生之前三条车道车辆正常行驶时的交通流量,K表示交通事故发生之前三条车道车辆正常行驶时的交通密度;
步骤3、利用路侧智能设备获取t时刻下交通事故影响区内第一车道车辆总数N1、第二车道车辆总数N2、第三车道车辆的总数N,并根据流量平衡原则,确定第二车道上需换道车辆数m;
以交通事故影响区的极限位置为原点,以车辆行驶的纵向方向为x轴方向,利用路侧智能设备获取t时刻下交通事故影响区内所有车辆的位置、速度、加速度;
将第一车道上车辆的位置横坐标存入集合X1(t),车辆速度存入集合V1(t);将第二车道上车辆的位置的横坐标存入集合X2(t),车辆速度存入集合V2(t);将第三车道上车辆的位置的横坐标存入集合X3(t),车辆速度存入集合V3(t);
步骤4、将t时刻下交通事故影响区内第二车道上的任意一辆车记为第i个车辆C2,i(t),将处于第一车道上,且相对于第二车道上的第i个车辆C2,i(t)的后一辆车记为第j个车辆C1,j(t),将处于第一车道上,且相对于第二车道上的第i个车辆C2,i(t)的前一辆车记为第j‑
1个车辆C1,j‑1(t);
判断t时刻下第二车道上的第i个车辆C2,i(t)是否满足式(3)所示的安全换道条件,若满足,则将第i个车辆C2,i(t)加入到可行换道集合R2→1(t)中;否则,表示第i个车辆C2,i(t)不能以安全间距转入第一车道,第i个车辆C2,i(t)继续在第二车道上行驶,从而得到换道集合R2→1(t);
式(3)中,x1,j(t)表示C1,j(t)的位置横坐标;x1,j‑1(t)表示C1,j‑1(t)的位置横坐标;x2,i(t)表示C2,i(t)的位置横坐标;L1,j‑1表示C2,i(t)与C1,j‑1(t)的安全换道间距;L1,j表示C2,i(t)与C1,j(t)的安全换道间距;v1,j‑1(t)表示C1,j‑1(t)的速度,v1,j(t)表示C1,j(t)的速度;
lveh表示车身长度;Δt表示获取事故路段车辆信息的时间间隔;
将t时刻下交通事故影响区内第三车道上的任意一辆车记为第n个车辆C3,n(t),将处于第二车道上,相对于第三车道上的第n个车辆C3,n(t)的后一辆车记为第r个车辆C2,r(t),将处于第二车道上,相对于第三车道上的第n个车辆C3,n(t)的前一辆车记为第r‑1个车辆C2,r‑1(t);
判断t时刻下第三车道上的第n个车辆C3,n(t)是否满足式(4)所示的安全换道条件,若满足,则将第n个车辆C3,n(t)加入到可行换道集合R3→2(t)中;否则,表示第n个车辆C3,n(t)不能以安全间距转入第二车道,第n个车辆C3,n(t)继续在第三车道上行驶,从而得到换道集合R3→2(t);
式(4)中,x2,r(t)表示C2,r(t)的位置横坐标;x2,r‑1(t)表示C2,r‑1(t)的位置横坐标;x3,n(t)表示C3,n(t)的位置横坐标;L2,r‑1表示C3,n(t)与C2,r‑1(t)的安全换道间距;L2,r表示C3,n(t)与C2,r(t)的安全换道间距;v2,r‑1(t)表示C2,r‑1(t)的速度,v2,r(t)表示C2,r(t)的速度;
t
步骤5、判断可行换道集合R2→1(t)中的车辆数量I>m是否成立,若成立,则执行步骤6;
否则,执行步骤8;
步骤6、在可行换道集合R2→1(t)中搜索使第三车道车辆换道的纵向行驶距离最短的m辆车;
步骤6.1、从第二车道车辆的可行换道集合R2→1(t)中选出任意m辆车构成换道组合,并更新二车道车辆的位置横坐标集合X2(t),速度集合V2(t);
步骤6.2、利用式(4)的安全换道条件,更新第三车道车辆的可行换道集合R3→2(t);
步骤6.3、利用式(5)计算更新后的第三车道可行换道集合R3→2(t)中所有车辆换入第二车道的纵向行驶距离之和zy;
将t时刻下交通事故影响区内第三车道可行换道集合R3→2(t)中的任意一辆车记为第n1个车辆 将处于第二车道上,相对于第三车道上的第n1个车辆 的后一辆车记为第r1个车辆 将处于第二车道上,相对于第三车道上的第n1个车辆 的前一辆车记为第r1‑1个车辆式(5)中, 表示第三车道上第n1辆车 换道的纵向行驶距离; 表示t
的速度;P表示第三车道可行换道集合R3→2(t)中的车辆数; 表示 的纵向减速度;
表示 换入第二车道所用的时间;v2,gap表示 减速换到第二车道的目标速度;
表示t时刻下第二车道上的第r1‑1个车辆 的速度; 表示t时刻下第二车道上的第r1个车辆 的速度;
步骤6.4、按照步骤6.1到步骤6.3的过程对第二车道车辆的可行换道集合R2→1(t)中不同换道组合进行遍历,并得到对应的结果;
步骤6.5、找到所有换道组合中从第三车道换入第二车道的纵向行驶距离之和的最小值,以所述最小值对应的第二车道车辆的可行换道集合R2→1(t)中的m辆车作为最优换道组合,用于完成向第一车道的换道;
步骤7、对第三车道车辆进行换道;
步骤7.1、更新t时刻下交通事故影响区内车辆的位置、速度、加速度,更新交通事故影响区内第三车道的车辆总数N;
步骤7.2、利用式(4)的安全换道条件,更新第三车道车辆可行换道集合R3→2(t);
t
步骤7.3、判断第三车道可行换道集合R3→2(t)的车辆数量P<N是否成立,若成立,则执行步骤7.4;否则,执行步骤10;
步骤7.4、利用式(6)计算车辆在最大制动加速度下能够减速停止的位置xmax,并判断第三车道可行换道集合R3→2(t)中的任意一辆车辆的位置横坐标小于xmax是否成立,若成立,则相应车辆正常完成向第二车道的换道;否则,相应车辆采用停车换道的方法完成向第二车道的换道;
式(6)中, 表示更新后的第三车道车辆速度集合V3(t)中第三车道第n2辆车的速度,amax表示车辆能保持正常行驶的最大制动加速度;
t
步骤7.5、令t+Δt赋值给t,N‑P赋值N后,返回步骤7.1顺序执行;
t
步骤8、将第二车道可行换道集合R2→1(t)的所有车辆完成向第一车道的换道,并令m‑I赋值给m;
步骤9、将第三车道车辆换入第二车道;
步骤9.1、重新标定t时刻下第二车道车辆位置,更新第二车道车辆位置横坐标集合X2(t)、速度集合V2(t);
步骤9.2、利用式(4)的安全换道条件,更新第三车道车辆可行换道集合R3→2(t);
t
步骤9.3、判断第三车道可行换道集合R3→2(t)的车辆数量P<N是否成立,若成立,则执行步骤9.4;否则,执行步骤10;
步骤9.4、利用式(6)计算车辆在最大制动加速度下能够减速停止的位置xmax,判断第三车道可行换道集合R3→2(t)中的任意一辆车辆的位置横坐标小于xmax是否成立,若成立,则相应车辆正常完成向第二车道的换道;否则,相应车辆采用停车换道的方法完成向第二车道的换道;
t
步骤9.5、令t+Δt赋值给t,N‑P赋值N后,返回步骤3顺序执行;
步骤10、利用式(6)计算车辆在最大制动加速度下能够减速停止的位置xmax,判断第三车道可行换道集合R3→2(t)中的任意一辆车辆的位置横坐标小于xmax是否成立,若成立,则相应车辆正常完成向第二车道的换道;否则,相应车辆采用停车换道的方法完成向第二车道的换道,从而使得交通事故影响区内第三车道的所有车辆均换入第二车道。
2.根据权利要求1所述的一种网联环境下道路事故路段的多车道协同换道方法,其特征在于,路侧智能设备均匀分布在道路两侧,并运用无线网络通信方式与网联车进行实时信息交互。
3.根据权利要求1所述的一种网联环境下道路事故路段的多车道协同换道方法,其特征在于,所有车辆均为智能网联车辆,并安装集成传感器,用于感应周围交通环境变化。