一种道路交织区连续流生成方法与系统

1.本发明涉及交通信息自动化技术领域，尤其涉及一种道路交织区连续流生成方法与系统。


背景技术：

2.在交通信息化中，传统的连续流设计是指通过设计交通设施，让道路交通流不受外部设备干扰，无阻滞运行。
3.随着车路协同和物联网技术的发展，理想的连续流可以通过智能路侧决策系统协调控制车辆，道路上交叉或交织冲突的两股车流在任意时段能够流畅、快速、大量通过交通冲突路段。中心平台为路侧设施与道路车辆的交互提供条件，边缘计算节点通过获取激光雷达、摄像机、毫米波雷达等感知数据，实时追踪车辆行为，形成车路协同目标决策，尤其是自动驾驶车辆与自然人驾驶车辆混合行驶的情况，更能够兼顾自然人驾驶的主观能动性以及自动驾驶车辆的协调服从性。为保证车辆形成连续流，调控策略需要面向车辆的多种行为，尤其是大流量下混合驾驶车辆的合流与分流行为。大流量下匝道车辆的驶入驶出干扰了主线车辆的正常运行，同时匝道车辆与主线车辆的交织进一步引发了交通拥堵，降低了路段整体的交通效率，容易导致事故。通常存在如下几个问题：
4.(1)车路协同系统复杂、成本高昂，需要大量基础设施支持，包括通信、定位等高精度技术，而现有硬件条件难以达到大规模安装高算力、高精度的车路协同一体化设备；
5.(2)交织区车辆行为复杂，分流与合流频发导致交通拥堵，降低路段整体通行能力，主线与匝道车辆的交织缺乏有序合理编队；
6.(3)道路车辆与智能路侧设施之间缺少合理联动，通常都是孤立作用的个体；
7.(4)存在异质交通流内自动驾驶车辆与自然人驾驶车辆形成稳态化交织流所需保持的平均车头间距及车速计算等技术问题。
8.因此，需要针对道路交织区提出一种高效智能的连续流生成方法。


技术实现要素：

9.本发明提供一种道路交织区连续流生成方法与系统，用以解决现有技术中道路交织区连续流的设计引导缺乏高效精准的调控手段的缺陷。
10.第一方面，本发明提供一种道路交织区连续流生成方法，包括：
11.确定道路分区行驶策略；
12.基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；
13.根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；
14.综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调
整策略。
15.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，所述确定道路分区行驶策略，包括：
16.获取车辆行驶道路中的匝道分区、多条主线车道分区、匝道主线汇入点和主线匝道汇出点；
17.在所述匝道分区中确定匝道行驶速度，在所述多条主线车道分区中确定多个主线行驶速度。
18.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，所述基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数，包括：
19.获取所述匝道行驶速度、与所述匝道分区相邻主线车道的主线行驶速度和车辆驶离主线夹角，采用换道距离函数得到匝道换道距离；
20.确定匝道加速度，根据所述匝道加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到匝道减速距离；
21.将所述匝道换道距离和所述匝道减速距离相加得到第一切换横向总距离，基于所述第一切换横向总距离和所述主线匝道汇出点，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第一主线锯齿形换道区虚拟调控线；
22.获取驾驶员反应时间、路面轮胎摩擦纵向摩擦系数和车辆预设安全距离，结合所述主线行驶速度，得到主线停车视距；
23.确定主线加速度和车辆汇入主线夹角，采用所述换道距离函数得到主线换道距离；
24.根据所述主线加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到主线加速距离；
25.将所述主线停车视距、所述主线换道距离、所述主线加速距离和预设标准车身长度相加得到第二切换横向总距离，基于所述第二切换横向总距离和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区确定第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线。
26.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略和匝道车辆编队策略，包括：
27.在所述第二切换横向总距离中加上所述主线停车视距，得到行车安全距离，以所述行车安全距离分别作为主线行车安全距离和匝道行车安全距离；
28.由匝道圆曲线半径、横向力系数和超高参数，确定车辆到达匝道主线汇入点的初始速度；
29.其中，所述初始速度受预设加速长度所限制，所述匝道行车安全距离基于所述初始速度确定所述匝道行车安全距离。
30.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线整流段参数和匝道整流段参数，包括：
31.确定交织区换道系数，以所述交织区换道系数乘以所述行车安全距离，得到锯齿形换道区段长度；
32.基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线锯齿形换道区虚拟调控线；
33.基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线；
34.确定公路拥堵车速和预设整流段加速度，根据所述主线行驶速度、所述公路拥堵车速和所述预设整流段加速度，得到整流段长度；
35.以所述第二主线锯齿形换道区虚拟调控线作为第一主线整流段虚拟调控线，以所述第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线作为第一匝道整流段虚拟调控线；
36.根据所述整流段长度和所述第一主线整流段虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线整流段虚拟调控线；
37.根据所述整流段长度和所述第一匝道整流段虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道整流段虚拟调控线。
38.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，所述综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略，包括：
39.若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后相邻两车均换道时，则由所述行车安全距离减去所述主线停车视距，得到第一车辆编队间距；
40.若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中不存在换道车辆，则由所述主线停车视距作为第二车辆编队间距；
41.若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后仅有1辆换道车辆，则由所述行车安全距离作为第三车辆编队间距。
42.根据本发明提供的一种道路交织区连续流生成方法，所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度是根据行车安全距离、预设小型车辆标准长度和安全系数所得到。
43.第二方面，本发明还提供一种道路交织区连续流生成系统，包括：
44.确定模块，用于确定道路分区行驶策略；
45.获取模块，用于基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；
46.处理模块，用于根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；
47.调整模块，用于综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
48.第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述道路交织区连续流生成方法。
49.第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述道路交织区连续流生成方法。
50.本发明提供的道路交织区连续流生成方法与系统，通过设计道路交织区车辆行驶多个参考因素，结合物联网设施进行整体调控，形成稳态编队的交织流进行有序引导，有效提高道路安全与交通效率，能大幅缓解道路拥堵状况。
附图说明
51.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
52.图1是本发明提供的道路交织区连续流生成方法的流程示意图；
53.图2是本发明提供的虚拟调控线a1及b1示意图；
54.图3是本发明提供的编队控制示意图；
55.图4是本发明提供的锯齿形交叉流示意图；
56.图5是本发明提供的整流段和锯齿形换道区示意图；
57.图6是本发明提供的道路交织区连续流生成系统的结构示意图；
58.图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
59.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.由于现有的道路交通交织区连续流的设计存在诸多不完善之处，本发明从上述原因出发，聚焦于道路交织区车辆行为复杂的路段，利用物联网技术提出一种连续流的形成方法，使匝道车辆高速大量有序驶入，主线车辆高速大量有序驶出，引导不同渗透率下车辆编队驾驶，采取“锯齿形”运行机制，使高密度交织流形成无冲突的连续流。
61.图1是本发明实施例提供的道路交织区连续流生成方法的流程示意图，如图1所示，包括：
62.步骤100：确定道路分区行驶策略；
63.步骤200：基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；
64.步骤300：根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；
65.步骤400：综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
66.具体地，本发明首先提取复杂的道路环境信息，根据多条车道信息，如主线车道和匝道确定道路分区行驶策略，然后计算匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数，即确定上述两类区域的划分原则和具体范围；进一步地，针对主线车辆和匝道车辆运行过程中的车辆编队策略可根据匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数计算得到，并得到主线和匝道整流区的对应参数；最后，综合上述所有参数，结合道路交织区的主次关系、车辆运行规律，对交织区轨迹点调整策略进行精细化调整。
67.本发明通过设计道路交织区车辆行驶多个参考因素，结合物联网设施进行整体调
控，形成稳态编队的交织流进行有序引导，有效提高道路安全与交通效率，能大幅缓解道路拥堵状况。
68.基于上述实施例，步骤100包括：
69.获取车辆行驶道路中的匝道分区、多条主线车道分区、匝道主线汇入点和主线匝道汇出点；
70.在所述匝道分区中确定匝道行驶速度，在所述多条主线车道分区中确定多个主线行驶速度。
71.可以理解的是，在规划交织区连续流之前，需要对道路上的划分原则和初始参数的设定进行约束。
72.例如，如图2所示，本发明实施例以四种不同类型的车辆进行举例说明，分别是电动汽车c1、货车c2、油罐车c3和燃油小汽车c4。
73.对交织区每条车道设定期望调控速度，由匝道开始设为v1，主线车道依次为v2、v3、
……
，主线车道编号依次为车道2、车道3、
……
。设匝道、车道2上分别存在成对虚拟调控线a1与b1、a2与b2和a3、b3，断面a1与a2之间、b1与b2之间分别为匝道锯齿形换道区，主线锯齿形换道区，断面a3与a2之间、b3与b2之间分别为匝道整流段、主线整流段。匝道上车辆于匝道锯齿形换道区(a1a2)换道并加速进入车道2，车道2上的车辆于主线锯齿形换道区(b1b2)换道并减速进入匝道。
74.此处，本发明中的v均指车速，单位为米每秒；距离的单位均为米；时间的单位均为秒，加速度的单位为米/秒2。
75.基于上述实施例，步骤200包括：
76.获取所述匝道行驶速度、与所述匝道分区相邻主线车道的主线行驶速度和车辆驶离主线夹角，采用换道距离函数得到匝道换道距离；
77.确定匝道加速度，根据所述匝道加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到匝道减速距离；
78.将所述匝道换道距离和所述匝道减速距离相加得到第一切换横向总距离，基于所述第一切换横向总距离和所述主线匝道汇出点，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第一主线锯齿形换道区虚拟调控线；
79.获取驾驶员反应时间、路面轮胎摩擦纵向摩擦系数和车辆预设安全距离，结合所述主线行驶速度，得到主线停车视距；
80.确定主线加速度和车辆汇入主线夹角，采用所述换道距离函数得到主线换道距离；
81.根据所述主线加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到主线加速距离；
82.将所述主线停车视距、所述主线换道距离、所述主线加速距离和预设标准车身长度相加得到第二切换横向总距离，基于所述第二切换横向总距离和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区确定第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线。
83.具体地，在图2中，首先确定主线锯齿形换道区驶出断面b1的策略，由物联网中的智慧路测设施发布命令，引导车道2上抵达虚拟调控线b1的车辆编队减速进入匝道驶离交织区，具体如下：
84.计算车道2的车辆减速驶入匝道时，虚拟调控线b1的位置，假设车辆c3在车道2上保持主线行驶速度v2行驶一段时间抵达虚拟调控线b1后换道驶入匝道，再按照给定减速度减速至匝道行驶速度v1，最迟情况下换道完毕靠近匝道zh/zy点(直缓点或直圆点，即主线匝道汇出点)，驶入缓和曲线段。c3换道所需要的距离为：
[0085][0086]
式(1)中，hd为换道距离函数，θ1为车辆c3换道行驶前后方向所在直线的夹角，即车辆驶离主线夹角。
[0087]
c3换道完成后还需减速至v1，减速所需要的匝道减速距离为：
[0088][0089]
式(2)中，a1为路侧设施给定建议减速度，即匝道加速度，为避免减速长度不够，s
减速
至少大于20m。
[0090]
因此，车辆c3从虚拟调控线b1至匝道zh/zy点(直缓点或直圆点)移动的第一切换横向总距离为：
[0091][0092]
如图2所示，虚拟调控线b1的位置为匝道zh/zy点所在断面左侧距离，对应的车道2上的位置。
[0093]
然后确定匝道锯齿形换道区驶出断面a1的策略，由智慧路测设施发布命令，引导匝道上抵达虚拟调控线a1的车辆编队换道驶入车道2，使驶离交织区末端的车辆有序形成无冲突交叉流，具体如下：
[0094]
先计算主线停车视距，车辆c3前行或换道驶离交织区的过程中，匝道后方存在车辆c4，假设c3抵达虚拟调控线b1准备继续在车道2前行，此时c4经过虚拟调控线a1，完成换道加速驶入车道2。为了保证c4在前行过程中与c3不产生冲突，则c4与c3横向保持至少一个主线停车视距：
[0095][0096]
式(4)中，t为混驾时的驾驶员反应时间，一般取2.5s，若全为自动驾驶车辆，该值可按自动驾驶车辆具体特性取值；为路面与轮胎之间的纵向摩阻系数；s0为安全距离，一般取5～10m，参考最新道路设计规范取值。
[0097]
然后确定a1位置，计算车辆c4由虚拟调控线a1完成换道加速驶入车道2行驶的主线换道距离，c4换道所需要的距离为：
[0098][0099]
式(5)中，hd为换道距离函数，θ2为车辆c3换道行驶前后方向所在直线的夹角，即车辆汇入主线夹角。
[0100]
c4换道完成后还需加速至v2，主线加速距离为：
[0101][0102]
式(6)中，a2为路侧设施给定建议的主线加速度，为避免加速长度不够，s
加速
至少大于20m。
[0103]
综上，得到虚拟调控线a1与虚拟调控线b1之间的第二切换横向总距离为：
[0104][0105]
式(7)中，l为车身长度，以c3为例，一般为安全起见取重型货车车长，即9.6m，通常建议参照国家车辆最新标准取值。
[0106]
由于虚拟调控线b1的位置已经求得，可由此确定虚拟调控线a1在匝道上的位置，如图2中所示。
[0107]
基于上述实施例，步骤300中的据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略和匝道车辆编队策略，包括：
[0108]
在所述第二切换横向总距离中加上所述主线停车视距，得到行车安全距离，以所述行车安全距离分别作为主线行车安全距离和匝道行车安全距离；
[0109]
由匝道圆曲线半径、横向力系数和超高参数，确定车辆到达匝道主线汇入点的初始速度；
[0110]
其中，所述初始速度受预设加速长度所限制，所述匝道行车安全距离基于所述初始速度确定所述匝道行车安全距离。
[0111]
具体地，为了确保主线和匝道上的车在行驶过程中不会因为换道等因素造成拥堵，还需进一步确认主线和匝道的车辆编队方法，即确认前后车的行车安全距离。
[0112]
以图3为例，车道2上c3后方车辆c1与c3保持安全距离有序前行，且c1的后方车辆依次与前车保持安全距离，编队形成一致速度为v2的车辆编队，有序前进或换道驶离交织区。当前车不换道时，出于安全考虑，c1与c3两车之间在式(7)的基础上，还应当再保持一个停车视距，行车安全距离为：
[0113][0114]
因此，主线车辆编队保持的主线行车安全距离为s
安
。
[0115]
此处，还需要确定匝道车辆驶出车速，即确定车辆c4抵达匝道hz/yz点(缓直点/圆直点)达到的初始速度v0。由匝道缓和曲线设计规范可以求得，c4抵达匝道hz/yz点(缓直点/圆直点)达到的匝道初始速度v0为：
[0116][0117]
式(9)中，r为圆曲线半径(单位m)，u为横向力系数，i为超高，设置超高时采用“+”，设置反向超高时采用
“‑”
，超高指的是路面的横坡度，“+”表示比正常横坡坡度更大，
“‑”
表示反超高，是指横坡与正常坡度相反。
[0118]
此处为了避免加速长度不够，加速段应当保持至少δl，通常为5～20m的长度。
[0119]
然后确定匝道车辆编队，匝道上车辆c4后方车辆c2与c4保持安全距离有序前行，且c2的后方车辆依次与前车保持安全距离，编队形成一致速度为v1的车辆编队，有序前进或换
道驶入车道2；作为优选，c2与c4两车之间还需要保持安全距离，理想情况下安全距离见公式(8)。为形成锯齿形不冲突换道，匝道车辆编队受主线车辆编队制约，如图4所示。
[0120]
基于上述实施例，根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线整流段参数和匝道整流段参数，包括：
[0121]
确定交织区换道系数，以所述交织区换道系数乘以所述行车安全距离，得到锯齿形换道区段长度；
[0122]
基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线锯齿形换道区虚拟调控线；
[0123]
基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线；
[0124]
确定公路拥堵车速和预设整流段加速度，根据所述主线行驶速度、所述公路拥堵车速和所述预设整流段加速度，得到整流段长度；
[0125]
以所述第二主线锯齿形换道区虚拟调控线作为第一主线整流段虚拟调控线，以所述第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线作为第一匝道整流段虚拟调控线；
[0126]
根据所述整流段长度和所述第一主线整流段虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线整流段虚拟调控线；
[0127]
根据所述整流段长度和所述第一匝道整流段虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道整流段虚拟调控线。
[0128]
具体地，在得到匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数之后，还需确定整流段和锯齿形换道区初始位置，为便于匝道车辆安全换道驶入车道2，智能路侧决策系统发布命令，对车辆实行运动控制，保证车道2等主线车道的前后车保持给定距离和速度，于hz/yz点之前设计整流段和锯齿形换道区，需计算整流段和锯齿形换道区，再通过确定的断面位置推算确定整流段初始断面和锯齿形换道区初始断面位置。
[0129]
首先确定锯齿形换道区长度，整流段后衔接锯齿形换道区段，分别在匝道和主线虚拟调控线a1和b1后，保证前后两车按照上述速度和间距稳定行驶。则锯齿形换道区段长度(单位为m)为：
[0130]s换道区
＝n
×s安
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0131]
其中，n为交织区换道系数，取正整数，视交织区域交通流量大小而定。
[0132]
在匝道和主线虚拟调控线a1和b1上游距离s
换道区
位置，分别在匝道和车道2设置换道初始虚拟调控线a2和b2，如图5所示的整流段和锯齿形换道区。
[0133]
然后确定整流段长度，整流的目的是为了更好的实现锯齿形换道。整流段内，车辆接受运动控制命令，调整自身与前车的车头间距和目标控制车速，直到与前车保证s
安
距离、车速达到v2。则整流段长度为：
[0134][0135]
其中，v
min
为高速公路拥堵时的车速，取1.5m/s；a(m/s2)为给定的整流段加速度，一般取[-5,5]之间。
[0136]
在匝道和车道2断面a2和b2上游s
整流
距离处，如图5所示的设置整流段开始位置a3和b3。
[0137]
基于上述实施例，所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度是根据行车安全距离、预设小型车辆标准长度和安全系数所得到。
[0138]
可选地，对于连续流中的关键参数匝道行驶速度v1和主线行驶速度v2，有必要计算在连续流情况下的期望控制速度推荐值。以道路基本通行能力c(v)对v求导并令其为零，求解方程得到大流量连续流情况下高效运行的期望控制速度v1和v2的推荐值：
[0139][0140]
其中，c为安全系数，作为参考可取0.01；d1为车长，作为参考可取小型车辆的标准长度5m。
[0141]
基于上述实施例，步骤400包括：
[0142]
若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后相邻两车均换道时，则由所述行车安全距离减去所述主线停车视距，得到第一车辆编队间距；
[0143]
若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中不存在换道车辆，则由所述主线停车视距作为第二车辆编队间距；
[0144]
若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后仅有1辆换道车辆，则由所述行车安全距离作为第三车辆编队间距。
[0145]
需要说明的是，匝道车辆在匝道整流段(断面a3与a2之间)完成整流，车辆车头抵达虚拟调控线a2之前，实现车辆间距保持s
安
、车速保持v1；车道2车辆在主线整流段(断面b3与b2之间)完成整流，车辆车头抵达虚拟调控线b2之前，实现车辆间距保持s
安
、车速保持v2。然后，匝道车辆保持间距和速度进入匝道锯齿形换道区内可自由换道加速进入车道2，但最迟应当在车头抵达虚拟调控线a1处开始换道；车道2车辆保持间距和速度进入主线锯齿形换道区内可自由换道减速进入匝道，但最迟应当在车头抵达虚拟调控线b1处完成换道。因此，匝道和主线相应邻近车辆需同时到达关键轨迹成对点，即a3与b3、a2与b2和a1与b1，如图2所示。
[0146]
可选地，在无法准确探知车辆换道意图的情况下，为了更精确获知车辆换道意图，提升路段运行效率，车辆编队间距做如下调整：
[0147]
(1)若车道2、车道1上前后相邻两车都换道时，则同一车道上前后车辆间的距离可缩短为
[0148]
(2)若都不换道时，则同一车道上前后车辆的距离可缩短为s
安
＝s
停
；
[0149]
(3)若车道2、车道1前后相邻两车只有1辆车换道，编队车辆间距保持s
安
。
[0150]
本发明通过对形成稳态编队的交织流进行有序引导，道路车辆能够形成一致的较高行驶速度，保证了交通效率，且预留了充分的车辆间距，考虑了混合驾驶情况下，自动驾驶车辆与自然人驾驶车辆的间距安排，保证了交通安全。具有较高的推广实施价值，能够减少人员伤亡和财产损失，同时设备安装需求较低，成本可控，能够产生较好的经济效益与社会效益。
[0151]
下面对本发明提供的道路交织区连续流生成系统进行描述，下文描述的道路交织区连续流生成系统与上文描述的道路交织区连续流生成方法可相互对应参照。
[0152]
图6是本发明提供的道路交织区连续流生成系统的结构示意图，如图6所示，包括：确定模块61、获取模块62、处理模块63和调整模块64，其中：
[0153]
确定模块61用于确定道路分区行驶策略；获取模块62用于基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；处理模块63用于根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；调整模块64用于综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
[0154]
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(communications interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行道路交织区连续流生成方法，该方法包括：确定道路分区行驶策略；基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
[0155]
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0156]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的道路交织区连续流生成方法，该方法包括：确定道路分区行驶策略；基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
[0157]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的道路交织区连续流生成方法，该方法包括：确定道路分区行驶策略；基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策
略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。
[0158]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0159]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0160]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种道路交织区连续流生成方法，其特征在于，包括：确定道路分区行驶策略；基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。2.根据权利要求1所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，所述确定道路分区行驶策略，包括：获取车辆行驶道路中的匝道分区、多条主线车道分区、匝道主线汇入点和主线匝道汇出点；在所述匝道分区中确定匝道行驶速度，在所述多条主线车道分区中确定多个主线行驶速度。3.根据权利要求2所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，所述基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数，包括：获取所述匝道行驶速度、与所述匝道分区相邻主线车道的主线行驶速度和车辆驶离主线夹角，采用换道距离函数得到匝道换道距离；确定匝道加速度，根据所述匝道加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到匝道减速距离；将所述匝道换道距离和所述匝道减速距离相加得到第一切换横向总距离，基于所述第一切换横向总距离和所述主线匝道汇出点，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第一主线锯齿形换道区虚拟调控线；获取驾驶员反应时间、路面轮胎摩擦纵向摩擦系数和车辆预设安全距离，结合所述主线行驶速度，得到主线停车视距；确定主线加速度和车辆汇入主线夹角，采用所述换道距离函数得到主线换道距离；根据所述主线加速度、所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度，得到主线加速距离；将所述主线停车视距、所述主线换道距离、所述主线加速距离和预设标准车身长度相加得到第二切换横向总距离，基于所述第二切换横向总距离和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区确定第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线。4.根据权利要求3所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略和匝道车辆编队策略，包括：在所述第二切换横向总距离中加上所述主线停车视距，得到行车安全距离，以所述行车安全距离分别作为主线行车安全距离和匝道行车安全距离；由匝道圆曲线半径、横向力系数和超高参数，确定车辆到达匝道主线汇入点的初始速度；其中，所述初始速度受预设加速长度所限制，所述匝道行车安全距离基于所述初始速度确定所述匝道行车安全距离。
5.根据权利要求4所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线整流段参数和匝道整流段参数，包括：确定交织区换道系数，以所述交织区换道系数乘以所述行车安全距离，得到锯齿形换道区段长度；基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一主线锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线锯齿形换道区虚拟调控线；基于所述锯齿形换道区段长度和所述第一匝道锯齿形换道区虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线；确定公路拥堵车速和预设整流段加速度，根据所述主线行驶速度、所述公路拥堵车速和所述预设整流段加速度，得到整流段长度；以所述第二主线锯齿形换道区虚拟调控线作为第一主线整流段虚拟调控线，以所述第二匝道锯齿形换道区虚拟调控线作为第一匝道整流段虚拟调控线；根据所述整流段长度和所述第一主线整流段虚拟调控线，在所述匝道分区相邻主线车道中确定第二主线整流段虚拟调控线；根据所述整流段长度和所述第一匝道整流段虚拟调控线，在所述匝道分区中确定第二匝道整流段虚拟调控线。6.根据权利要求4所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，所述综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略，包括：若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后相邻两车均换道时，则由所述行车安全距离减去所述主线停车视距，得到第一车辆编队间距；若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中不存在换道车辆，则由所述主线停车视距作为第二车辆编队间距；若确定所述匝道分区和所述匝道分区相邻主线车道中前后仅有1辆换道车辆，则由所述行车安全距离作为第三车辆编队间距。7.根据权利要求2所述的道路交织区连续流生成方法，其特征在于，所述匝道行驶速度和所述主线行驶速度是根据行车安全距离、预设小型车辆标准长度和安全系数所得到。8.一种道路交织区连续流生成系统，其特征在于，包括：确定模块，用于确定道路分区行驶策略；获取模块，用于基于所述道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；处理模块，用于根据所述匝道锯齿形换道区参数和所述主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；调整模块，用于综合所述匝道锯齿形换道区参数、所述主线锯齿形换道区参数、所述主线车辆编队策略、所述匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所
述道路交织区连续流生成方法。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述道路交织区连续流生成方法。

技术总结
本发明提供一种道路交织区连续流生成方法与系统，属于交通信息自动化技术领域，包括：确定道路分区行驶策略；基于道路分区行驶策略，获得匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数；根据匝道锯齿形换道区参数和主线锯齿形换道区参数，确定主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数；综合匝道锯齿形换道区参数、主线锯齿形换道区参数、主线车辆编队策略、匝道车辆编队策略、主线整流段参数和匝道整流段参数，得到交织区轨迹点调整策略。本发明通过设计道路交织区车辆行驶多个参考因素，结合物联网设施进行整体调控，形成稳态编队的交织流进行有序引导，有效提高道路安全与交通效率，能大幅缓解道路拥堵状况。道路拥堵状况。道路拥堵状况。


技术研发人员：朱顺应 陈秋成 吴景安 王红 沈国松
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/6/7