(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 202210836276.8 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 河北工业大 学 地址 300130 天津市红桥区丁字沽光 荣道8 号河北工业大 学东院330# 申请人 河北省高速公路京雄管理中心 (72)发明人 李霞　刘子意　梁宁　周巍　 汪一戈　王秉泽　张梓仪　 (74)专利代理 机构 天津翰林知识产权代理事务 所(普通合伙) 12210 专利代理师 蔡运红 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 一种复杂异质交通 流通行能力计算方法 (57)摘要 本发明为一种复杂异质交通流通行能力计 算方法， 首先基于同质交通流稳定性判别式， 建 立了复杂异质交通流稳定性判别式， 对复杂异质 交通流的稳定性进行判别； 然后， 在复杂异质交 通流稳定状态下， 考虑传统车辆、 A CC车辆和CA CC 车辆的比例和反应时间， 建立了复杂异质交通流 流量‑密度基本图模型， 并根据复杂异质交通流 流量‑密度基本图模型得到复杂异质交通流通行 能力表达式。 复杂异质交通流通行能力反应了 路 段能够容纳的最大车辆数， 当车辆数超过路段能 够容纳的最大车辆数后， 智能交通管网系统可以 实时调控进入 该路段的车辆数， 同时还可以通过 控制传统车辆、 ACC车辆和CACC车辆的比例和反 应时间， 调控复杂异质交通流通行能力， 提高通 行效率。 权利要求书3页 说明书11页 附图12页 CN 115203946 A 2022.10.18 CN 115203946 A 1.一种复杂异质交通流通行能力计算方法， 复杂异质交通流由传统车辆、 ACC车辆和 CACC车辆组成； 其特 征在于， 该 方法包括以下内容： 一、 基于同质交通流稳定性判别式， 设计如式(10)所示的复杂异质交通流稳定性判别 式， 对复杂异质交通流的稳定性进 行判定； 若式(10)的不等式成立， 则表明复杂异质交通流 稳定， 否则， 复杂异质交通 流不稳定； PRFR+PAFA+PCFC≥0    (10) 式中， PR、 PA和PC分别为传统车辆、 ACC车辆和CACC车辆的比例， PR+PA+PC＝1， PR、 PA、 PC∈ [0,1]； FR、 FA和FC分别为传统车辆、 AC C车辆和CAC C车辆的稳定项， 表达式分别为： 式中， gv、 gh和gΔv分别表示传统车辆跟驰模型对车辆速度、 车头间距和速度差的偏导 数， 表示传统车辆对其与前车间距变化的反应时间， 表示传统车辆对前车速度 变化的 反应时间； yv、 yh和yΔv分别表示ACC车辆跟驰模型对 车辆速度、 车头间距和速度差的偏导数， 表示ACC车辆对 其与前车间距 变化的反应时间， 表示ACC车辆对前车速度变化的反应时 间； 和 分别表示CACC车辆跟驰模型对车辆速度、 车头间距和速度差的偏导数， 表示CACC车辆对其与前车间距变化的反应时间， 表示CACC车辆对前车速度变化的反应时 间； 二、 在交通流稳定状态下， 建立如式(20)所示的复杂异质交通流流量 ‑密度基本图模 型； q＝kve    (20) 式中， q表示复杂异质交通流的流量， ve表示稳定态车辆速度， k表示复杂异质交通流的 密度； 式中， ΔxR、 ΔxA和ΔxC分别表示传统车辆、 ACC车辆和CACC车辆的稳定态车头间距， fR (ve)、 fA(ve)和fC(ve)分别表示同质交通流稳定状态下， 传统车辆、 ACC车辆和CACC车辆的稳 定态速度 ‑车头间距函数， 表达式为： fA(ve)＝ΔxA＝(ta+τa)ve+L+s0(15) fC(ve)＝ΔxC＝(tc+τc)ve+L+s0    (16) 式中， s0表示最小车头间距， v0表示自由流车辆速度， τr、 τa和 τc分别表示传统车辆、 ACC权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203946 A 2车辆和CACC车辆的反应时间， L表示车辆长度， α表示敏感系数， ta、 tc分别表示ACC车辆和 CACC车辆的期望车间时距； 将式(14)～(16)代入式(19)后， 再代入式(20)， 得到式(21)： 在式(21)中， 记： 根据式(21)得到复杂异质交通 流流量与稳定态车辆 速度之间的函数为： q(ve)＝ve/u(ve)    (23) 根据式(23)， 对稳定态车辆 速度ve求一阶导数， 可 得： 式中， 表示u(ve)对稳定态车辆 速度ve的一阶导数， 其表达式为： 由式(24)， 令 则有 对 进行 求解， 得到可能存在的极值 点 再根据式(24)对稳定态车辆 速度ve求一阶导数， 可 得： 式中， 表示u(ve)对稳定态车辆 速度ve的二阶导数， 其表达式为： 由式(22)和式(25)可 得： 由于自由流车辆速度大于稳定态车辆速度， 故ve＜v0， 将ve＜v0分别代入式(22)、 (25)、 (28)和(28)， 可 得： u(ve)＞0， 则： 由式(29)可得， 恒成立， 令 则 为q(ve)的极大值点， 则 复 杂异质交通流流量与稳定态车辆速度之间的函数的极大值， 即在0～v0速度范围内， 表 示复杂异质交通 流通行能力， 表达式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203946 A 3