(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210618659.8 (22)申请日 2022.06.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114707364 A (43)申请公布日 2022.07.05 (73)专利权人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 111号 专利权人 成都交大大数据科技有限公司 (72)发明人 郑芳芳　侯康宁　刘晓波　唐优华　 陆良　白霖涵　 (74)专利代理 机构 北京集智东方知识产权代理 有限公司 1 1578 专利代理师 刘林　陈攀 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 16/29(2019.01) (56)对比文件 CN 110570049 A,2019.12.13 CN 21582 9164 U,202 2.02.15CN 110379182 A,2019.10.25 CN 113276859 A,2021.08.20 CN 113327441 A,2021.08.31 CN 111127908 A,2020.0 5.08 CN 113990085 A,202 2.01.28 CN 111127953 A,2020.0 5.08 US 2011150620 A1,201 1.06.23 CN 207799073 U,2018.08.31 Yukun Fang等.On-Ramp Mergi ng Strategies of Co nnected and Automated Vehicles Co nsidering Communication Delay. 《IEEE Transacti ons on Intelligent Transportati on System s》 .2022,1-15. 马新露.变 速车道影响下的城市道路多路合 流区域换道交通 流特性研究. 《重启交通大 学学 报 （自然科 学版） 》 .2018,第37 卷(第3期),76 -87. 陈烨.多车道匝道合 流区强制换道阶段识别 与换道风险辨识. 《中国优秀博硕士学位 论文全 文数据库 （硕士） 工程科技 II辑》 .2022,(第01 期),C035-472. 审查员 罗捷 (54)发明名称 一种匝道车辆汇流仿真方法、 装置、 设备及 可读存储介质 (57)摘要 本发明提供了一种匝道车辆汇 流仿真方法、 装置、 设备及可读存储介质， 涉及交通仿真技术 领域， 包括获取高速公路交通模型， 并初始化行 驶车辆的参数信息， 高速公路 交通模型包括至少 两条主车道和一条汇流匝道； 在汇 流车辆抵达汇 流起始点前， 在每个时间步长中根据行驶车辆的 参数信息计算得到第一信息， 第一信息包括第一 车辆和第二车辆的协同汇流状态， 并根据协同汇 流状态分别控制第一车辆和/或第二车辆保持原 状态行驶 或变道行驶， 本申请提供了预期位置搜 索和协作效用选择的方法， 前者确定汇流车辆从 入口匝道汇 流后在主车道上的预期最终位置， 并为每个汇 流车辆分配最佳协作车辆； 后者确定协 作车辆的最佳行为， 从而 为汇流车辆创建足够的 汇流间隙。 权利要求书4页 说明书15页 附图3页 CN 114707364 B 2022.09.02 CN 114707364 B 1.一种匝道车辆汇流仿真方法， 其特 征在于， 包括： 获取高速公路交通模型， 并初始化行驶车辆的参数信息， 所述高速公路交通模型包括 至少两条主车道和一条汇流匝道， 所述行驶车辆包括位于主 车道的主干道车辆和位于汇流 匝道的汇流车辆； 在汇流车辆抵达汇流起始点前， 在每个时间步长中根据 所述行驶车辆的参数信 息计算 得到第一信息， 所述第一信息包括第一车辆和第二车辆的协同汇流状态， 并根据所述协同 汇流状态分别控制所述第一车辆和/或所述第二车辆保持原状态行驶或变道行驶， 所述第 一车辆和所述第二车辆分别为所述汇流车辆抵达汇流起始点时位于所述汇流起始点前方 和后方的第一个车辆， 所述汇流起始点为汇流匝道与主干道相 接起始点， 所述第一车辆和 所述第二车辆行驶于与 汇流匝道相接的主 车道， 所述协同汇流状态包括需要协同和无需协 同； 在汇流车辆抵达汇流起始点后， 根据所述第一车辆、 所述第二车辆和所述汇流车辆的 参数信息计算得到汇 流参考轨迹， 并根据所述汇 流参考轨迹控制所述汇流车辆行驶汇入主 车道； 其中,根据所述协同汇流状态分别控制所述第一车辆和/或所述第二车辆保持原状态 行驶或变道行驶， 包括： 根据所述第 一车辆的参数信 息在行驶车辆提取相邻车辆集， 所述相邻车辆集包括第 三 车辆、 第四车辆、 第五车辆和 第六车辆， 所述相 邻车辆集为在当前时刻位于所述第一车辆前 方或后方的车辆， 所述第一车辆、 所述第三车辆和所述第四车辆行驶于第一主 车道上， 所述 第五车辆和第六车辆行驶于与第一主 车道相邻的主车道， 所述第一主 车道为与所述汇流匝 道相接的主干道； 建立第一选择效用目标函数和第二选择效用目标函数， 具体的计算公式如下： 其中， U1(t)和U2(t)分别代表第一车辆在时间t的两个选择的效用， 表示在 t时刻车辆f相对于车辆l的DRAC； α， β 和γ是预设的权重系数， 其中α ＜0， β ＞0和γ ＞0； 和 分别是FV和CV的新加速度； 和 分别是TFV和CV的新加速度； vf(t)和vl(t) 分别表示车辆f和l在t时刻下的速度， xl和xf分别表示车辆l和f的纵向位置； Ll为车辆l的长 度， DRAC是避免碰撞的减速率， CV为协作车辆， LV为第三车辆， TLV为第五车辆， FV为第四车 辆， TFV为第六 车辆； 将所述第一车辆、 所述第五车辆和第六车辆的参数信 息作为第 一选择效用目标函数的 输入信息， 求 解所述第一选择效用目标函数 得到第一效用值； 将所述第一车辆、 所述第 三车辆和所述第四车辆的参数信 息作为第 一选择效用目标函 数的输入信息， 求 解所述第一选择效用目标函数 得到第二效用值；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114707364 B 2根据所述第 一车辆、 所述第五车辆和所述第六车辆的参数信 息和预设的第 一公式分别 计算得到第一车辆与所述第 五车辆的安全时间和所述第一车辆与所述第六车辆的安全时 间； 若所述第一效用值大于所述第二效用值， 且两个安全时间均大于预设的安全阈值， 则 控制所述第一车辆变道行驶； 若所述第一效用值小于或等于所述第二效用值， 则控制所述 第一车辆保持原状态行驶。 2.根据权利要求1所述的匝道车辆汇流仿真方法， 其特征在于,在每个时间步长 中根据 所述行驶车辆的参数信息计算得到第一信息， 包括： 根据所述汇流车辆的参数信息和所述汇流起始点的位置信息分别计算得到在第一预 期时刻时所述第一车辆和所述第二车辆的位置信息， 所述第一预期时刻为所述汇流车辆预 计抵达汇流起始 点的时刻， 所述第一车辆和所述第二车辆之间的间距为所述汇流车辆汇流 的间距； 根据在第一预期时刻时所述第一车辆的参数信息、 所述第二车辆的参数信息、 所述汇 流起始点的位置信息和预设的第一约束条件计算得到所述第一车辆和所述第二车辆的协 同汇流状态， 所述协同汇流状态包括需要协同和无需协同。 3.根据权利要求1所述的匝道车辆汇流仿真方法， 其特征在于,在汇流车辆抵达汇流起 始点后， 根据所述第一车辆、 所述第二车辆和所述汇流车辆的参数信息计算得到汇流参考 轨迹， 并根据所述汇流 参考轨迹控制所述汇流车辆行驶汇入主车道， 包括： 在所述汇流车辆未执行汇流动作的每个时间步长中， 根据所述第一车辆、 所述第二车 辆、 所述汇流车辆和 第七车辆的参数信息和预设的第二约束 条件计算得到 当前时刻的时机 状态， 所述时机状态包括执行汇流， 所述第七车辆为位于所述汇流车辆的前车， 所述第七车 辆行驶于所述汇流匝道上； 若所述当前时刻的时机状态为执行汇流， 则对所述汇流车辆执行汇流动作， 并在每个 时间步长中根据所述第一车辆、 所述第二车辆和所述汇流车辆的参数信息计算得到汇流参 考轨迹， 同时， 根据所述汇流 参考轨迹控制所述汇流车辆行驶汇入主车道。 4.一种匝道车辆汇流仿真装置， 其特 征在于， 包括： 第一获取单元， 用于获取高速公路交通模型， 并初始化行驶车辆的参数信息， 所述高速 公路交通模型包括至少两条主 车道和一条汇流匝道， 所述行驶车辆包括位于主车道的主干 道车辆和位于汇流匝道的汇流车辆； 第一仿真单元， 用于在汇流车辆抵达汇流起始点前， 在每个时间步长中根据所述行驶 车辆的参数信息计算得到第一信息， 所述第一信息包括第一车辆和第二车辆的协同汇流状 态， 并根据所述协同汇流状态分别控制所述第一车辆和/或所述第二车辆保持原状态行驶 或变道行驶， 所述第一车辆和所述第二车辆分别为所述汇流车辆抵达汇流起始 点时位于所 述汇流起始点前方和后方的第一个车辆， 所述汇流起始点为汇流匝道与主干道相接起始 点， 所述第一车辆和所述第二车辆行驶于与汇流匝道相 接的主车道， 所述协同汇流状态包 括需要协同和无需协同； 第二仿真单元， 用于在汇流车辆抵达汇流起始点后， 根据所述第一车辆、 所述第 二车辆 和所述汇流车辆的参数信息计算得到汇流参考轨迹， 并根据所述汇流参考轨迹控制所述汇 流车辆行驶汇入主车道；权　利　要　求　书 2/4 页