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申请/专利权人：云南省交通规划设计研究院股份有限公司

摘要：本发明涉及一种不利天气下高速公路交通流闭环反馈协调控制方法，首先，通过利用虚拟仿真技术，建立高速公路交通仿真模型；其次，对不同天气条件下高速公路车辆行驶特性参数进行数据采集，并分析形成不同天气条件下高速公路车辆驾驶行为参数表；再次，配置不利天气下高速公路交通仿真模型的驾驶行为参数，并进行该天气下高速公路交通流闭环反馈协调控制的交通仿真，获得累计回馈价值表；最后，在高速公路运营管理中，利用前述驾驶行为参数表和累计回馈价值表，对不利天气下高速公路的交通流进行可变限速和匝道的协调控制。本发明可以有效提高降雨和大雾多种天气条件下高速公路的通行效率和降低匝道汇入口的事故风险，易于推广应用。

主权项：1.一种不利天气下高速公路交通流闭环反馈协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1），模型建立：对高速公路进行仿真建模，模型中包括高速公路主干道和匝道、传感器、摄像装置和信息板；所述的传感器和摄像装置均用于采集车辆的速度、加速度、流量和密度；步骤（2），数据采集：采集高速公路不同天气条件的气象数据及车辆的驾驶行为参数，并分析获得不同天气条件下高速公路车辆驾驶行为参数表；步骤（3），模型仿真：基于步骤（2）获得的不同天气条件下高速公路车辆驾驶行为参数表，标定不同天气条件下所述模型的驾驶行为参数，并对所述模型进行仿真，获得不同天气条件下的累计回馈价值表；步骤（4），交通流协调控制：基于步骤（3）获得的不同天气条件下的累计回馈价值表，以及高速公路上传感器、摄像装置采集的数据和当前气象数据，通过信息板和ETC控制系统，对主线交通流进行可变限速及匝道流量协调控制，并进行发布显示；步骤（1）的具体方法为：（1.1）高速公路主干道为长度大于16公里的单向三车道；匝道为长度1公里的单向单车道；匝道在主干道8公里处接入主干道；（1.2）主干道和匝道初始处分别设置有车辆输出的节点node1、node2；模型中内置车辆行驶路径方案，以保证车辆能实现自主换道行为；节点node1输出的车流量的范围为0-3000辆每小时，节点node2输出的车流量的范围为0-400辆每小时，且节点node1和节点node2按泊松分布进行车辆的输出；（1.3）主干道上在匝道汇入口前后3公里处，总计6公里的路段设置车辆数据收集模块和道路评价模块；所述的车辆数据收集模块用于模拟高速公路的传感器，道路评价模块用于模拟高速公路的摄像装置，以采集车辆的速度、加速度、流量和密度；步骤（3）的具体方法为：根据步骤（2）获得的不同天气条件下高速公路车辆驾驶行为参数表，随机选择一种天气条件下高速公路车辆驾驶行为参数；同时随机设置node1的值；通过车辆数据收集模块和道路评价模块收集路网上车辆所在车道、编号、速度、位置和该路段的车流量和平均密度；依据这些数据计算每一辆车通过匝道侵入线的时刻，其中，侵入线在匝道入口后100m处；将前后车通过同一侵入线的时刻做差，得到后车的后侵占时间PET；统计超过PET阈值的车辆次数N1；接着随机选择一个限速值v通过信息板发布，同时随机设置匝道流量u；再次收集路段的车辆数据，计算每辆车的PET，统计选择限速值v和匝道流量u以后，超过PET阈值的车辆次数N2；最后利用超过PET阈值次数的对比，确定在原来的交通流状态下选择此限速值v和匝道流量u的回馈价值R； ，其中，R：该交通流状态下选择限速值v和匝道流量u所获得的回馈价值；N2：选择限速值v和匝道流量𝑢后主干道上的车辆超过PET阈值的次数；N1：选择限速值v和匝道流量𝑢前主干道上的车辆超过PET阈值的次数； ：表示对于限速值v使得高速公路冲突次数增加的惩罚系数；根据获得的回馈价值R，计算对应的主干道交通流量d、限速值v和匝道流量u的累计回馈价值Reward并记录在累计回馈价值表中，表中的每一个Reward的初始值均为0； ，其中，d：主干道交通流量；v：限速值；u：匝道流量；R：回馈价值；μ：学习率，表示系统对每次学习的回馈价值的吸收率；为第t+1次迭代获得的回馈价值；：第t次迭代主干道某一交通流量d-匝道流量u-限速值v对应的累计回馈价值，初始值为0；maxRewardd’,u’,v’：交通流量u跳转到下一个交通流量u’后，该交通流量u’所对应的一系列匝道流量、限速值中最大的累计回馈价值；在某一天气条件下，记从设置主干道交通流量d、选择限速值v、匝道流量u到获得相应的回馈价值R更新相应的累计回馈价值为一次迭代，通过迭代不同的主干道交通流量-限速值-匝道流量对使得累计回馈价值表中记录不同主干道流量、不同限速值和不同匝道流量对应的累计回馈价值；在多次迭代后，累计回馈价值表中的每一个累计回馈价值收敛；至此，该天气条件下的累计回馈价值表收敛；其他天气条件下的累计回馈价值表获取方式与该天气条件下的累计回馈价值表获取方式相同。

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