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龙图腾网获悉合肥工业大学申请的专利快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117612376B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311602661.7，技术领域涉及：G08G1/01；该发明授权快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法是由邸允冉;张卫华;丁恒;柏海舰;汪春;程泽阳;董婉丽;朱文佳设计研发完成，并于2023-11-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法，是在设有专用车道的快速路合流区采集快速路主线各路段各车道类型信息及车辆信息，根据交通需求预测下一时刻各路段各车道交通密度，以快速路系统车辆总行驶时间最小和总换道次数最少为控制目标，构建合流区最佳协同换道控制模型，从而求解出合流区各路段各车道间的最优换道次数组合方案。本发明有助于减少专用车道设置下由于网联车群体换道导致的交通效率下降和频繁换道引起的安全风险，最大限度的保证专用车道设置条件下道路通行能力。

本发明授权快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法在权利要求书中公布了：1.一种快速路网联车专用车道设置下合流区协同换道控制方法，其特征在于，在快速路的主线上设置有ld个网联车专用车道和lm个普通车道，其中，网联车专用车道位于所述快速路主线的内侧车道，且网联车专用车道只允许网联车通行，普通车道允许网联车和人工驾驶车辆通行； 以快速路的主线和匝道的汇合区作为合流区，以车辆行驶方向为正方向，将合流区的上游主线按照行驶方向分为I个路段，其中，第I个路段为合流区所在的路段，令任意一个路段编号为i，i＝1,2,...,I，令任意第i个路段的长度为Li；将每条路段上的任意一条车道编号为j，车道由内侧向外侧依次编号为j＝1,2,...,J； 将第J车道外侧的匝道上，与第I-1个路段汇合的路段记为加速车道记作r，其长度为Lr；其特征在于，所述协同换道控制方法包括以下步骤： 步骤1预测第t+1个控制周期下的快速路主线上各车道和加速车道r的交通密度； 步骤1.1分别利用式1和式2计算第t个控制周期下第i路段上第j车道的密度ki,jt和加速车道r的密度krt； 式1中，ni,jt为第t个控制周期下第i路段上第j车道的车辆数； 式2中，nrt为第t个控制周期下加速车道r的车辆数； 步骤1.2利用式3计算第t+1个控制周期下第i路段上第j车道向下游车道的发送能力Si,jt+1； Si,jt+1＝min{vfki,jt,Ci,jpi,jt}3 式3中，vf为快速路主线的自由流速度，pi,jt为第t个控制周期下第i路段上第j车道的网联车渗透率，Ci,jpi,jt为第t个控制周期下第i路段上第j车道在网联车渗透率为pi,jt时的通行能力，并由式4获得； 式4中，为第t个控制周期下第i路段上第j车道在网联车渗透率为pi,jt时的临界密度； 步骤1.3利用式5计算第t+1个控制周期下加速车道r汇入快速路主线的发送能力Srt+1； Srt+1＝min{vfkrt,Crprt}5 式5中，prt为第t个控制周期下加速车道r的网联车渗透率，Crprt为第t个控制周期下加速车道r在网联车渗透率为prt时的通行能力，并由式6获得； 式6中，为第t个控制周期下加速车道r在网联车渗透率为prt时的临界密度； 步骤1.4预测第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的人工驾驶车辆选择进入到下游第i+1路段上第h车道的概率 当j≠h时，对于第i路段上第j车道的人工驾驶车辆： 如果第i+1路段上第h车道为网联车专用车道，则第t个控制周期下第i路段上第j车道的车道选择概率 如果第i+1路段上第h车道为普通车道，则利用式7得到第t个控制周期下第i路段上第j车道人工驾驶车辆的车道选择概率 式7中，为人工驾驶车辆决定并执行变道所需的时间；kjam为车道堵塞密度；Ts为相 邻控制周期间的间隔；ki,ht为第t个控制周期下第i路段上第h车道的密度； 当j＝h时，对于第i路段上第j车道的人工驾驶车辆，通过式8预测第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的车道选择概率 式8中，为第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的人工驾驶车辆选择进入到下游第i+1路段上第g车道的概率； 步骤1.5初始化第t+1个控制周期下所有路段上所有车道的网联车选择进入到下游路段上各车道的概率； 当j≠h时，随机初始化第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的网联车进入到下游第i+1路段上第h车道的换道概率 当j＝h时，通过式9得到第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的网联车进入到下游第i+1路段上第h车道的换道概率 式9中，为第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的网联车选择进入到下游第i+1路段上第g车道的概率； 步骤1.6预测第t+1个控制周期下期望从第i路段上第j车道进入到下游第i+1路段上第h车道的流量 当下游第i+1路段上的第h车道为普通车道时，则通过式10得到第t+1个控制周期下期望从第i路段上第j车道进入到第i+1路段上第h车道的流量 当下游第i+1路段上的第h车道为网联车专用车道时，则通过式11得到第t+1个控制周期下期望从第i路段上第j车道进入到第i+1路段上第h车道的流量 步骤1.7分别预测第t+1个控制周期下快速路主线上第i+1路段上第h车道的接收能力Ri+1,ht+1和加速车道r的接收能力Rt+1； 通过式12得到第t+1个控制周期下快速路主线上第i+1路段上第h车道的接收能力Ri+1,ht+1： i+1,ht+1＝min{ωi+1,hpi+1,htkjam-ki+1,ht,Ci+1,hpi+1,ht}12 式12中，pi+1,ht为第t个控制周期下第i+1路段上第h车道的网联车渗透率，Ci+1,hpi+1,ht为第t个控制周期下第i+1路段上第h车道在网联车渗透率为pi+1,ht时的通行能力；ωi+1,hpi+1,ht为第t个控制周期下第i+1路段上第h车道在网联车渗透率为pi+1,ht时的交通波速度，并通过式13计算； 式13中，表示第t个控制周期下第i+1路段上第h车道在网联车渗透率为pi+1,ht时的临界密度； 通过式14得到第t+1个控制周期下加速车道r的接收能力Rrt+1： Rrt+1＝min{ωrprtkjam-krt,Crprt}14 式14中，ωrprt为第t个控制周期下加速车道r在网联车渗透率为prt时的交通波速度，并通过式15计算； 式15中，表示第t个控制周期下加速车道r在网联车渗透率为prt时的临界密度； 步骤1.8计算第t+1个控制周期下从第i路段上第j车道进入到下游第i+1路段上第h车道的流量以及从加速车道汇入主线的流量qrt+1；h∈{j-1,j,j+1}； 令第I路段的第J车道合流区上的合流车道； 当第i+1路段上第h车道不是合流车道时，通过式16计算第t+1个控制周期下从第i路段上第j车道进入到下游第i+1路段上第h车道的流量 式16中，为第t+1个控制周期下期望从第i路段上第g车道进入到第i+1路段上第h车道的流量； 当第i+1路段上第h车道是合流车道时，通过式17计算第t+1个控制周期下从第i路段上第j车道进入到下游第i+1路段上第h车道的流量 通过式18计算第t+1个控制周期下从加速车道汇入主线的流量qrt+1； 式18中，RI,Jt+1表示第t+1个控制周期下快速路主线的第I路段上第J车道的接收能力；表示第t+1个控制周期下期望从第I-1路段上第g车道进入到第I路段上第J车道的流量； 步骤1.9预测第t+1个控制周期下主线上各车道及加速车道r的交通密度； 当i＝1时，通过式19预测第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的密度ki,jt+1； 式19中，di,jt+1为第t+1个控制周期下第i路段上第j车道上游的交通需求； 当i＞1时，通过式20预测第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的密度ki,jt+1； 式20中，表示第t+1个控制周期下从第i-1路段上第h车道进入到下游第i路段上第j车道的流量； 通过式21预测第t+1个控制周期下加速车道r的密度krt+1； 式21中，drt+1为第t+1个控制周期下加速车道r上游的交通需求； 步骤2构建快速路专用车道设置条件下合流区协同换道控制模型； 步骤2.1利用式22构建以第t+1个控制周期下所有车辆总旅行时间和总换道次数最小为控制目标的目标函数zt+1； 式19中，λ1为车辆总旅行时间的权重，λ2为车辆总换道次数的权重； 步骤2.2利用式23至式24构建约束条件； ld≥1,lm≥124 步骤3利用遗传算法对所述车辆最佳协同换道控制模型进行求解，得到第t+1个控制周期下所有路段所有车道上网联车的最佳换道概率其中，表示第t+1个控制周期下第i路段上第j车道的网联车进入到下游第i+1路段上第h车道的最佳换道概率，h∈{j-1,j+1}； 步骤4在第t+1个控制周期下的间隔Ts内，遍历所有车道的所有网联车进行换道； 步骤4.1在第t个控制周期的第s时刻ts下获取第i路段上第j条车道的第m辆车的位置xi,j,mts； 步骤4.2判断第m辆车是否为网联车，如果是网联车，则将第m辆车在第h车道上相邻的前、后车辆的位置分别记为xi,h,m′ts和xi,h,m″ts； 判断式25所示的安全换道条件是否成立，若成立，则将第m辆车从第j车道换道至第h车道；否则，则不允许第m辆车换道；h∈{j-1,j+1}； xi,h,m″ts+D≤xi,j,mts≤xi,h,m′ts-D25 式25中，D为规定的安全换道间距； 步骤4.3若第t+1个控制周期下从第i路段上第j车道进入第i+1路段上第h车道的换道次数等于则停止换道操作，将t+1赋值给t，返回步骤1顺序执行；否则执行步骤4.4；h∈{j-1,j+1}； 步骤4.4判断第t个控制周期是否结束，若结束，将t+1赋值给t，返回步骤1顺序执行；否则将s+1赋值给s后，返回步骤4.1继续遍历。

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