(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210761797.1 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 谭华春　戴玉科　丁璠　戴昀琦　 杨阳　张海龙　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 李想 (51)Int.Cl. G08G 1/048(2006.01) G08G 1/052(2006.01) G08G 1/0967(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种异常天气条件下高速公路车道级可变 限速控制方法 (57)摘要 本发明涉及高速公路车路协同技术领域， 特 别涉及一种能够实现异常天气条件下对高速公 路进行车道级可变限速的控制方法。 本发明首先 需要进行控制区域车辆信息与天气状态信息的 采集， 随后根据交通数据确定异常天气条件下交 通流基本图关键参数， 通过对异常天气条件下高 速公路交通流进行建模， 模拟交通流运行特征， 搭建异常天气高速公路交通场景， 制定可变限速 控制强化学习策略， 在保证高速公路整体交通安 全的同时提高道路运行效率。 本发 明考虑了异常 天气条件下高速公路车流运行， 极大地提高了车 流运行效率， 并且保证主线车流的通行安全， 实 现了异常天气条件下高速公路系统经济安全效 益最大化。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115188204 A 2022.10.14 CN 115188204 A 1.一种异常天气条件下高速公路车道级可变限速控制方法， 其特征在于： 控制步骤如 下： 步骤1、 针对异常天气条件高速公路场景， 通过高速公路路侧单元和检测器获取高速公 路各车道实时车辆速度、 位置信息、 天气种类、 强度信息； 将采集到的数据 组成车辆信息数 据集、 天气状态信息数据集； 步骤2、 基于异常天气条件高速公路场景采集到的车辆和天气信息数据进行异常天气 情况下高速公路交通流基本图参数标定； 包括阻塞密度参数、 临界密度参数、 自由流速度参 数、 通行能力参数； 步骤3： 根据步骤2中阻塞密度参数、 临界密度参数、 自由流速度参数、 通行能力参数构 建异常天气条件下分车道元 胞传输模型； 步骤4： 根据步骤3中异常天气条件下分车道元 胞传输模型建立仿真平台； 步骤5： 基于异常天气条件下分车道元胞传输模型建立仿真平台， 构建异常天气条件下 高速公路可变限速强化学习控制策略； 步骤6： 通过完成训练的常天气条件下高速公路可变限速强化学习控制策略； 反馈给高 速公路场景 上的可变限速控制情 报板， 实现异常天气条件高速公路车道级可变限速控制。 2.根据权利要求1所述的异常天气条件下高速公路车道级可变限速控制方法， 其特征 在于： 所述步骤1中高速公路路侧单元间隔布设在高速公路路侧， 间隔距离为 1km； 检测器为 线圈检测器， 间隔布设在高速公路 路面上， 间隔为1km。 3.根据权利要求1所述的异常天气条件下高速公路车道级可变限速控制方法， 其特征 在于： 所述步骤2中给通过临界密度参数、 阻塞密度参数、 通行能力参数、 自由流速度参数； 异常天气条件下高速公路分车道交通 流基本图参数 标定公式为： 其中， 表示异常天气条件下临界密度的值； 表示正常条件下临界密度的 值； 表示异常天气条件下阻塞密度的值； 表示正常条件下阻塞密度的值； 表示异常天气条件下通行能力的值； 表示正常条件下通行能力的值； 表 示异常天气条件下自由流速度的值； 表示正常条件下自由流速度的值； v表示能见度； r表示雨天降水强度； s表示雪天降雪强度； f表示雾天浓度； βa0、 βa1、 βa2、 βa3、 βa4、 βa5、 βa6、 βa7 是估计的天气相关系数。 4.根据权利要求1所述的异常天气条件下高速公路车道级可变限速控制方法， 其特征 在于： 步骤3中建立分车道元 胞传输模型步骤如下： 1)、 将依据高速公路路侧单元和检测器的距离将高速公路， 将高速公路均匀划分为若 干个元胞； 每个元胞长度为1km， 对车道和元 胞进行编号； 2)、 通过建立元胞之间车流传递模型来对真实的交通流运行进行仿真； 通过引入换道权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115188204 A 2概率公式来对异常天气条件下高速公路车流换道情况进行模拟， 该换道概率公式表述如 下： 其中， 表示车道l的车辆换道进入车道l'的概率； 表示元胞i车道l在t时刻的预 测速度； 表示元胞i车道l'在t时刻的预测速度； u表示描述对速度差反应的大小； 3)、 通过下式得到某时刻元 胞中的车辆数： 其中， 表示t+1时刻元胞c(i,l)中的车辆数； 表示t时刻元胞c(i,l)中的车辆数； 表示t时刻从元胞c(i,l)实际进入到元胞c(i+1,l)的车辆数； 表示t时刻实际从元胞 c(i,l)换道进入c(i,l')的车辆数； 表示t时刻实际从元胞c(i ‑1,l')换道进入元胞c (i,l)的车辆数； 表示t时刻 从元胞c(i ‑1,l)实际进入到元胞c(i,l)的车辆数； l'是其 他车道； 4)、 依据上述步骤2)及步骤3)的建立 高速公路车流换道情况及某时刻 元胞中的车辆数 结合阻塞密度参数、 临界密度参数、 自由流速度参数、 通行能力参数建立建异常天气条件下 分车道元 胞传输模型。 5.根据权利要求1所述的一种异常天气条件高速公路场景的车道级可变限速控制方 法， 其特征在于， 所述步骤4中： 仿真平台采用SUMO仿真平台以及FLOW框架； 通过SUMO仿真平 台以及FLOW框架进 行异常天气条件 下高速公路场景搭建， 通过将异常天气条件 下元胞传输 模型替换SUMO仿真中的跟驰模型和换道模型模拟异常天气条件下交通 流仿真。 6.根据权利要求1或5所述的一种异常天气条件高速公路场景的车道级可变 限速控制 方法， 其特征在于， 所述步骤5中： 由FLOW框架实现强化学习控制策略与SUMO仿真软件交互 的框架。 7.根据权利要求1所述的一种异常天气条件高速公路场景的车道级可变限速控制方 法， 其特征在于， 所述步骤6中： 可变限速控制情报 板通过龙门架布设于高速公路上， 发布的 信息包括各个元 胞各个车道的限速值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115188204 A 3