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申请/专利权人：山东高速集团有限公司;东南大学

摘要：本申请涉及一种半开放自动驾驶车道的隧道平均车速分析方法。该方法包括：分析不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间及人工驾驶小汽车的隧道行程时间，确定自动驾驶车辆间隙可供换道的人工驾驶车队数量及可供小汽车换道使用的车流量，分析小汽车换道过程降低的隧道行程时间，根据不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间、人工驾驶小汽车隧道行程时间以及小汽车换道过程降低的隧道行程时间，分析可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间，分析自动驾驶车辆隧道行程时间，基于可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间和自动驾驶车辆隧道行程时间，分析隧道车辆平均行程时间，准确分析隧道车辆平均行驶速度。

主权项：1.一种半开放自动驾驶车道的隧道平均车速分析方法，其特征在于，所述方法包括：构建隧道内各车道的车辆运行特征数据集；根据采集的驶入不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的运行车速，分析不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间；根据采集的同一车队大货车和小汽车驶入隧道时刻及运行车速，甄别隧道通行过程车速不降低的小汽车，分析不可换道人工驾驶车道的人工驾驶小汽车的隧道行程时间；根据采集的隧道各车道车辆驶入隧道时刻，确定自动驾驶车辆间隙可供换道的人工驾驶车队数量及自动驾驶车辆间隙可供小汽车换道使用的车流量，进而分析小汽车换道过程降低的隧道行程时间；根据不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间、不可换道人工驾驶车道人工驾驶小汽车隧道行程时间以及小汽车换道过程降低的隧道行程时间，分析可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间；根据采集的驶入半开放自动驾驶车道的自动驾驶车辆数及运行车速，分析自动驾驶车辆隧道行程时间；根据采集的驶入隧道车流量，基于可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间和自动驾驶车辆隧道行程时间，分析隧道车辆平均行程时间，进而分析隧道车辆平均行驶速度；所述构建隧道内各车道的车辆运行特征数据集，包括：根据采集的自动驾驶车辆驶入隧道的半开放自动驾驶车道La的时刻，构建自动驾驶车道的自动驾驶车辆的驶入隧道的时刻数据集，其中，所述自动驾驶车道的自动驾驶车辆的驶入隧道的时刻数据集TMa表示为：TMa＝{TMa_1，TMa_2，…，TMa_N}其中，TMa_1为单位时间内第1辆自动驾驶车辆驶入隧道La的时刻，TMa_2为单位时间内第2辆自动驾驶车辆驶入隧道La的时刻，TMa_N为单位时间内第N辆自动驾驶车辆驶入隧道La的时刻；根据采集的人工驾驶车辆驶入第i个不可换道人工驾驶车道Li及可换道人工驾驶车道Lh的时刻，构建不可换道人工驾驶车道Li的人工驾驶车辆驶入隧道的时刻数据集，其中，所述不可换道人工驾驶车道Li的人工驾驶车辆驶入隧道的时刻数据集表示为： 其中，为不可换道人工驾驶车道Li的第j个车队大货车驶入隧道的时刻，为不可换道人工驾驶车道Li的第K辆小汽车驶入隧道的时刻，为不可换道人工驾驶车道Li的第1辆小汽车驶入隧道的时刻，为不可换道人工驾驶车道Li的第2辆小汽车驶入隧道的时刻；构建可换道人工驾驶车道Lh的人工驾驶车辆驶入隧道的时刻数据集，所述可换道人工驾驶车道Lh的人工驾驶车辆驶入隧道的时刻数据集表示为： 其中，为可换道人工驾驶车道Lh的第h个车队大货车驶入隧道的时刻，为可换道人工驾驶车道Lh的第U辆小汽车驶入隧道的时刻，为可换道人工驾驶车道Lh的第1辆小汽车驶入隧道的时刻，为可换道人工驾驶车道Lh的第2辆小汽车驶入隧道的时刻；根据隧道内半开放自动驾驶车道La的限速值vMa，以及不可换道人工驾驶车道Li和可换道人工驾驶车道Lh的限速值vMc，将限速值vMa作为半开放自动驾驶车道La中自动驾驶车辆的平均行驶速度，将限速值vMc作为不可换道人工驾驶车道Li和可换道人工驾驶车道Lh中人工驾驶小汽车的平均行驶速度，人工驾驶大货车的平均行驶速度vMf为在限速值vMc基础上折减10％-20％后的值；所述根据采集的同一车队大货车和小汽车驶入隧道时刻及运行车速，甄别隧道通行过程车速不降低的小汽车，分析不可换道人工驾驶车道的人工驾驶小汽车的隧道行程时间，包括：在长度为D的隧道内，在不可换道人工驾驶车道Li不发生拥堵和事故的情况下，分析不可换道人工驾驶车道Li的每辆大货车的隧道行驶时间的表达式为： 分析不可换道人工驾驶车道Li的人工驾驶大货车的隧道行程时间tMfo的表达式为： 其中，I为表示不可换道人工驾驶车道总数，J为表示每个车道的车队总数；当车队中第W辆小汽车与大货车的车头时距满足，第W辆小汽车为第一辆隧道行驶过程车速不降低的小汽车时，则第W辆小汽车之后的小汽车的车速不降低，第W辆小汽车与前一辆小汽车第W-1辆达到安全跟车时离tLa所需时间大于第W辆小汽车的隧道行程时间，甄别人工驾驶车队隧道行驶过程车速不降低的第W辆小汽车满足不等式如下： 其中，为车队中第W-1辆小汽车与大货车的车头时距，tLa为安全跟车时距；当人工驾驶车队的小汽车在隧道行驶过程车速降低，分析不可换道人工驾驶车道Li的第k辆小汽车的隧道行程时间的表达式为： 其中，为车队中第k辆小汽车与大货车的车头时距；当人工驾驶车队的小汽车在隧道行驶过程车速不降低，分析小汽车的隧道行程时间的表达式为： 分析不可换道人工驾驶车道Li的人工驾驶小汽车的隧道行程时间tMco的表达式为： 其中，k∈Z，k＝1，2，3，…，K，Z为正整数，K为小汽车的辆数；所述根据采集的隧道各车道车辆驶入隧道时刻，确定自动驾驶车辆间隙可供换道的人工驾驶车队数量及自动驾驶车辆间隙可供小汽车换道使用的车流量，进而分析小汽车换道过程降低的隧道行程时间，包括：根据vMa＞vMc，分析自动驾驶车辆Ma_n在隧道运行时可超越大货车的最大距离ΔtMa_n→Fbmax的表达式为： 当自动驾驶车辆Ma_n与可换道人工驾驶车道Lh的大货车的车头时距小于ΔtMa_n→Fbmax的车队利用自动驾驶车辆间隙完成换道，按隧道内车队大货车与自动驾驶车辆Ma_n的车头时距由近到远对车队进行编号Fh1，Fh2，…，Fhp，其中，Fh1为车队中距离自动驾驶车辆Ma_n的车头时距最近的车队，Fh2为车队中距离自动驾驶车辆Ma_n的车头时距第二接近的车队，Fhp为车队中距离自动驾驶车辆Ma_n的车头时距最远的车队；根据人工驾驶小汽车的安全换道时距tLn，分析自动驾驶车辆Ma_n与自动驾驶车辆Ma_n+1的间隙提供的理论换道车辆数，其中，所述自动驾驶车辆Ma_n与自动驾驶车辆Ma_n+1的间隙提供的理论换道车辆数的表达式为： 其中，TMa_n+1为自动驾驶车辆Ma_n+1与可换道人工驾驶车道车队的大货车车头时距，int表示取整；比较理论换道车辆数和车队中小汽车需要换道车辆数确定自动驾驶车辆间隙为Fhp提供换道的小汽车车辆数的表达式为： 分析该间隙为可换道人工驾驶车道Lh中的车队提供换道服务的小汽车流量的表达式为： 其中，P为满足可利用自动驾驶车辆间隙完成换道条件的车队总数；当小汽车成功换道，该小汽车的后续小汽车将加速占据换道小汽车原位置，分析自动驾驶车辆Ma_n的间隙为P个车队小汽车提供换道服务后，小汽车的行程时间总体降低值ΔtMa_n的表达式为： 分析小汽车换道过程降低隧道行程时间ΔtMa→M_cb的表达式为： 其中，N为可换道间隙总数；所述根据不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间、不可换道人工驾驶车道人工驾驶小汽车隧道行程时间以及小汽车换道过程降低的隧道行程时间，分析可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间，包括：根据得出的ΔtMa→M_cb，分析可换道人工驾驶车道的人工驾驶小汽车的隧道行程时间tMcb的表达式为： 其中，为第h个车队的第U辆小汽车不可换道的行程时间，H为车队总数，U为各车队小汽车总数；根据人工驾驶大货车在不可换道人工驾驶车道Li和可换道人工驾驶车道Lh中的运行特征一致的特性，分析该可换道人工驾驶车道Lh所有大货车隧道行程时间之和tMfb的表达式为： 其中，为等于不可换道人工驾驶车道的人工驾驶大货车的隧道行程时间；所述根据采集的驶入半开放自动驾驶车道的自动驾驶车辆数及运行车速，分析自动驾驶车辆隧道行程时间，包括：根据采集的驶入半开放自动驾驶车道的自动驾驶车辆数及运行车速，分析半开放自动驾驶车道的自动驾驶车辆的隧道行程时间tMa的表达式为： 其中，R为采集时段进入隧道的自动驾驶车辆数；所述根据采集的驶入隧道车流量，基于可换道人工驾驶车道的大货车及小汽车的行程时间和自动驾驶车辆隧道行程时间，分析隧道车辆平均行程时间，进而分析隧道车辆平均行驶速度，包括：根据所有车道单位时间内全部车辆隧道总行程时间与总车流量QMa+QMf+QMc，分析单位时间内隧道平均行程时间的表达式为： 根据“时间-速度-路程”关系式，分析半开放自动驾驶车道的隧道车辆平均行驶速度的表达式为：

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