CN115641717A - 基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合交通流的高速公路主线‑匝道车辆协同合流控制方法、设备及存储介质，所述控制方法包括：依靠路侧单元RSU‑1和RSU‑2的检测数据选择最佳协作车，基于多车道上HDV车辆与CAV车辆混合交通流，根据引导目标车辆安全汇入主线的协作车辆与匝道车辆的类型选择对应的控制模型，协同确定匝道车辆加速度与协作车减速度，进行速度控制；为匝道车辆预留合流间隙，进行换道控制；对比S2、S3操作后的控制区内车辆平均速度变化率，选择最佳方案。本发明综合考虑换道与减速决策的效益对比，搭建主线单向双车道‑单匝道合流场景，提高了舒适安全性，减小了合流时间及能源消耗。

Description

基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方 法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于智能交通控制技术领域，涉及一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法、设备及存储介质。

背景技术

传统交通流下车辆之间通信闭塞，存在较多的安全问题，随着智能交通的发展，出现了人工驾驶车辆(Human Driven Vehicle，HDV)与网联自动驾驶汽车(Connected andAutomated Vehicles,CAV)混行的模式，即传统交通流正向混合交通流转变，车与车、路之间的协调通信为解决交通问题提供了契机。即便如此，高速公路的匝道合流区仍是出现问题较多的区域，该区域由于匝道车辆的汇入对主线车辆的通行造成了干扰，从而产生了一系列影响，匝车的无规则合流或与主车配合的不合理机制都会加剧交通拥堵的发生，甚至出现大型交通事故。因此，为了缓解交通拥堵、减少交通事故的发生以及提高道路通行效率，在适当的路段进行合理的控制并设计规则高效的主车-匝车协同模式是非常有必要的。

针对高速公路匝道车辆的安全合流问题，国内外学者在安全性分析、汇入引导方案以及协同控制策略方面进行了大量的研究。现有的大多数研究主要是基于车联网所进行的协同控制，提出了最小冲突、最优控速等模型，但基础前提是纯网联环境，没有考虑高速公路中的人工驾驶车辆，但实际上，现有CAV车辆的渗透率并不是很高，高速公路区域存有较多的人工驾驶车辆；其次，针对混合交通流下合流所进行的研究也大多是实行单一的换道或者减速决策，没有将两者进行效益对比来选择最佳执行方式；最后，研究分析的场景也比较两极化，一般未考虑换道的研究主要搭建主线单车道-单匝道场景，且不考虑加速车道；考虑换道的研究为了较好突出换道所带来的影响，主线单向车道数往往＞2。

总之，现有技术忽视了人工驾驶车辆，基于纯网联环境下的研究过于理想化，有一定的理论支撑但没有实际应用价值；目前针对混合交通流的研究以主线单车道居多，探讨了多种方法，没有考虑到其它车道车辆带来的影响，一旦研究方法应用于实际，会发现其它车辆带来的干扰可能会导致方法的失效；对于匝车合流问题，减速策略与换道策略一直被作为主要控制策略，但目前缺少对二者的综合研究及方法的择优选取，从而导致在实际应用中没有达到高效效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，根据主线协作车的类型建立不同的合流策略，综合考虑换道与减速决策的效益对比，提高了舒适安全性，减小了合流时间及能源消耗，更符合实际情况，适用性更强。

本发明的第二目的是，提供一种电子设备。

本发明的第三目的是，提供一种计算机存储介质。

本发明所采用的技术方案是，一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，包括以下步骤：

S1，依靠路侧单元RSU-1和RSU-2的检测数据选择最佳协作车，路侧单元RSU-1设置在主线与匝道交界处，RSU-2设置在RSU-1的上游；

S2，基于多车道上HDV车辆与CAV车辆混合交通流，根据引导目标车辆安全汇入主线的协作车辆与匝道车辆的类型选择对应的控制模型，协同确定匝道车辆加速度与协作车减速度，进行速度控制；

S3，为匝道车辆预留合流间隙，进行换道控制；

S4，对比S2、S3操作后的控制区内车辆平均速度变化率，选择最佳方案。

一种电子设备，采用上述方法实高速公路主线-匝道车辆协同合流控制。

一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令被处理器加载并执行以实现上述基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法。

本发明的有益效果是：

本发明实施例基于混合交通流，将CAV车辆与HDV车辆共同考虑在内，提供基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，根据为匝道车辆选取的主线协作车的类型建立不同的合流策略，主要包括：①联合协调控制策略(主CAV-匝CAV)；②部分协同合并策略(CAV-HDV)；③寻求邻车及自车限速策略(主HDV-匝HDV)。并且综合考虑换道与减速决策的效益对比，搭建主线单向双车道-单匝道合流场景，将舒适安全性、最小化合流时间以及能源消耗考虑在内对协作车与匝车进行协同控制，分情况实行不同的CAV+HDV策略，分方案执行换道+减速操作，获取最大效益。解决了现有技术中过于理想化的忽视人工驾驶车辆以及没有考虑到同组协同车辆进行双方案择优选取的问题，为高速公路匝道车辆安全有效的汇入主线提供了新的策略方法。

本发明实施例不仅将智能网联车辆与人工驾驶车辆、换道策略与控速策略综合考虑，而且还考虑了相邻车道车辆对控制车辆的影响，避免了合流策略的失效问题，从而提高了匝车合流的高效性，减少了匝车在加速车道的停留时间，由于研究场景及方法策略更符合实际情况，具有理论性与实践性，因此可进行实际应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例搭建的研究场景(含平行式加速车道的主线单向双车道-单匝道)。

图2是本发明实施例路侧单元部署图。

图3(a)是本发明实施例HDV跟驰情况。

图3(b)是本发明实施例CAV跟驰情况。

图4(a)是本发明实施例主线车辆换道过程示意图。

图4(b)是本发明实施例匝道车辆换道过程示意图。

图5是本发明实施例的协同控制区域(包括决策执行控制区与合流区两部分)。

图6是本发明实施例的车辆安全换道操作图。

图7是本发明实施例整体研究思路流程图。

图8是本发明实施例联合协调合并策略流程图。

图9是本发明实施例协作车可操作区间示意图(主CAV-匝CAV)。

图10是本发明实施例匝车汇入时刻其前后车辆间隙示意图。

图11是本发明实施例协调换道决策示意图。

图12是本发明实施例实行不同方案引起控制区域内车辆i的速度变化。

图13是本发明实施例部分协同合并策略流程图。

图14是本发明实施例主控协作车协同区间示意图(主CAV-匝HDV)。

图15是本发明实施例寻求邻车及自车限速合并策略流程图。

图16是本发明实施例HDV-HDV模式执行图。

图17是本发明实施例初步仿真中联合协调控制场景。

图18是本发明实施例仿真中有无本发明实施例控制决策的目标匝车纵向轨迹及合流时间对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

基础条件：

实施例中混合交通流指CAV与HDV混行下的交通流；合流场景为主线单向双车道-单匝道，并且为了实现更为安全的合流效果，营造一个供目标车辆等待寻找合流机会的加速区域，所以选用平行式加速车道合流区作为研究区域，如图1所示，设置加速车道长度L_A为200m。

为了实现对CAV车辆的有效控制，以车路协同技术为基础，依据V2V以及V2I等实现车辆、道路之间的信息交互，因此在进行协同合流时，需要设置路侧单元RSU。路侧单元RSU-1设置在主线与匝道交界处，由于主线车辆的速度大于匝道车辆速度，可能出现在RSU-1覆盖范围内主车道的最后一辆车也会比匝道车辆先经过合流区，因此在对协作车实行控速操作后可能导致协作车速度变化较大甚至无法搜寻到合适的协作车辆，所以本实施例设置两个路侧单元，RSU-2设置在RSU-1的上游，如图2所示，使其能够同时检测接收到主路车辆与匝道车辆的相关信息数据，从而搜寻到更有条件的协作车，并设定路侧单元的覆盖范围R为200m。RSU-1的要求覆盖范围R＝L_A，即覆盖整个加速车道，目的是能够更好的检测到加速车道内匝车的实时动态。

车辆在高速公路行驶过程中会出现多种行为，交通流模型是进行分析和仿真的基础，其中，微观模型能够精准表示单一车辆在交通流中的运动规律及个体行为，在本次研究中，考虑到在多车道公路上HDV车辆与CAV车辆的混合状态，存在多种类型车辆跟随情况，因此针对不同的组合跟驰场景，采用不同的跟驰模型。

(1)跟驰车为HDV类型，前导车类型随意，如图3(a)所示：

则采取Treiber等提出的IDM模型：

其中，a表示自车的最大加速度；v表示自车当前的车速，

表示v的导数；v₀为自车的期望车速；加速度指越大说明加速度变化越激进，因此选取较为稳定的状态中值3；Δv为自车与前车的速度差；s为当前自车与前车的车距，b为舒适减速度，T为最小安全车头时距，s₀为制动条件下的安全距离。

(2)跟驰车为CAV类型，前导车类型随意，如图3(b)所示：

采取加州伯克利PATH实验室提出的基于间隙调节控制器的CACC模型：

e＝x_i-1-x_i-Tv_i (3)

其中，a_i-1为CAV前导车加速度，v_i-1为前导车速度，v_i为跟驰车速度，e为实际距离与期望距离之间的误差，x_i-1为前导车的位移，x_i为跟驰车辆的位移，T为最小安全车头时距，k₀、k₁、k₂表示模型参数。

在车辆纵向跟驰行驶过程中，为了确保车辆之间安全行驶，对于前后车之间的安全间距也有着一定的要求，即车辆间距≥最小安全间距s_s：

s_s＝max{v_iT,s₀}+L (4)

其中，s₀为制动条件下的安全距离，L为车辆长度，T为车辆之间的车头时距，不同类型的跟驰条件存在不同的车头时距，因此最小安全间距的选取与车辆类型有关，一般人工驾驶跟驰条件下T取值1.5s，ACC跟驰条件下T取值1.1s，CACC跟驰条件下，T取值为0.6s。

由于存在多车道，所以车辆在行驶过程中会出现换道行为，在换道过程中，最重要的一点就是对安全条件的判断，即目标车道是否提供了车道变换的行驶空间。本发明实施例主要是实现对车辆的控制，因此换道操作包括目标匝车的合流强制换道以及对CAV车辆的合作控制换道，所谓强制换道是指目标车辆从匝道汇入主线必须进行的换道行为；控制换道是指为了配合其他车辆而对CAV车辆进行控制实行换道的过程，即主线Lane1中的CAV车辆换道至Lane2、匝道车辆在加速车道上换至主线车道，如图4(a)、4(b)所示。

合流区由于冲突较多，危险系数较大，所以不涉及高速公路主线车辆换道等操作，换道过程主要集中在决策执行区进行，在进入合流区前就完成相应的操作；在合流区内，协作车仍可减速为目标车辆提供足够的插车间隙，目标车辆在加速车道调整自身车速进行合流，协同控制区域如图5所示。

换道过程是一个复杂的行为，要满足一系列安全约束条件，本发明实施例换道动作的执行假设是瞬时完成的，但必须充分考虑换道前换道车辆与其侧前方、侧后方车辆之间的间距与速度，以及保证与当前车道前车维持安全距离，如图6所示。为了保持安全距离，车辆m换道至车道2将根据两个跟驰前车进行速度调整，即需要考虑侧前方车辆n的速度、距离以及与当前车道的前车m-1之间的间距，同理，其侧向后车n+1在接收到车辆m的换道信号后也会调整其速度，与车辆m保持安全距离。因此，可进行换道的安全性条件为：

x_n-1(t)-x_m(t)≥s_s＝max{v_mT,s₀}+L (5)

x_m(t)-x_n(t)≥s_s＝max{v_nT,s₀}+L (6)

其中，x_n-1(t)表示侧向前车n-1在t时刻的位置，x_m(t)表示车辆m在t时刻的位置，x_n(t)表示车辆n在t时刻的位置，v_m为车辆m的速度，v_n为侧向后车n的速度，L为车辆长度，s₀为静止时前后车辆所需要的安全距离，T为车辆之间的车头时距。

实施例一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，包括以下步骤：

S1，依靠路侧单元RSU-1和RSU-2的检测数据选择最佳协作车。

混合交通流下引导目标车辆安全汇入主线是依据搜寻的协作车与匝道车辆的类型进行不同的策略选择，主要针对四种组合进行策略控制，如图7所示。

组合1：匝道车辆与选取的协作车都为CAV(以下简称主CAV-匝CAV)；

组合2：匝道车辆为CAV，选取的协作车为HDV(以下简称主HDV-匝CAV)；

组合3：匝道车辆为HDV，选取的协作车为CAV(以下简称主CAV-匝HDV)；

组合4：匝道车辆与选取的协作车都为HDV(以下简称主HDV-匝HDV)。

其中，组合1可按照纯网联环境下的联合协调合并控制策略进行设计，为方向1(即CAV-CAV：搜寻到的最佳协作车为CAV车辆，发出服务请求的匝车也为CAV车辆，此时对二者进行协同控制，考虑与前后车辆、侧向车辆的安全间距问题，对协作车进行控速与换道决策)；组合2与组合3采用相同的控制原理，实行部分协同控制策略(针对的是包含有HDV与CAV类型车辆的情况，通过获取的HDV车辆数据预估协同，从而对CAV车辆控制)，在协作车与匝车两方中，针对CAV类型的车辆进行主控制，对HDV类型的车辆进行辅控制，为方向2(CAV-HDV/HDV-CAV)；组合4由于二者都为HDV车辆，无法对其进行准确控制，为方向3(HDV-HDV)，此方向有两个方案可进行实施：①HDV协作车前后存在CAV车辆，可以寻求其邻近的CAV车辆代替它来充当协作车，转为方向2。②不具备此条件的话，将会通过路侧单元等来预测估计目标车辆能否顺利汇入，并为HDV车辆设计一个预估减速度，由限速提示显示设施牌进行可变限速提示及警告。但由于人工驾驶这一不确定因素，如果驾驶员不听从指示仍按其意愿自由行驶，这时便会遵循主路优先，该车辆先行通过，为目标车辆重新选取协作车。

当匝道车辆进入匝道控制区并发出服务请求后，RSU-1+RSU-2便为其在控制范围内的主线上寻找协作车，协作车的选取要遵循以下原则：

(1)选取与匝车到达预备合并点的时间差最小的车辆为协作车。匝道车辆到达初始合并点o(见图9)的时间为t_r，第i辆主线车辆到达初始合并点的时间为t_m,i，由式(7)确定i的值，即确定协作车。

min{Δt|Δt＝|t_r-t_m,i|} (7)

(2)优先选取CAV车辆(此情况适用于当满足原则(1)时的协作车为HDV，但其前后邻车有CAV，则优先选取CAV车辆进行协同)；临近的距离范围是：CAV车辆与协作车的距离满足≤100m，其中包括协作车与协作车跟驰的前方车辆距离、协作车与跟驰协作车行驶的后方车辆距离，并选择满足上式(7)的车辆作为次最佳协作车。

S2，基于多车道上HDV车辆与CAV车辆混合交通流，根据引导目标车辆安全汇入主线的协作车辆与匝道车辆的类型选择对应的控制模型，协同确定匝道车辆加速度与协作车减速度，进行速度控制。

针对以上三个方向，如果协作车为CAV，则会采取控速以及换道两个方案，并综合二者的效益对比形成最终的优化方案；如果协作车为HDV车辆，则主要进行控速方案，不考虑换道操作，如果无需控制协作车就存在换至Lane2的换道条件，则可以自然换道为匝车预留合流空间。具体控速、换道方案如下：

方案1：控速操作(包括减速与稳速)

(1)在检测到目标车辆进入路侧单元RSU-1覆盖范围至加速完成准备合流这段时间内，如果在RSU-1+RSU-2的主线覆盖范围内检测到：协作车以原速度行驶会比目标车辆先到达预备合流点或者已经经过预备合流点，则放弃此辆协作车，重新选取。

(2)在检测到目标车辆进入路侧单元RSU-1覆盖范围至加速完成准备合流这段时间内，如果在RSU-1+RSU-2的主线覆盖范围内检测到：协作车以原速度行驶还未到达预备合流点，并且与目标车辆换道后存在一个安全间距，则无需对协作车进行减速换道操作，只需保持原速度稳速行驶即可。

(3)在检测到目标车辆进入路侧单元RSU-1覆盖范围至加速完成准备合流这段时间内，如果在RSU-1+RSU-2的主线覆盖范围内检测到：协作车以原速度行驶还未到达预备合流点且与目标车辆换道后不满足车辆之间安全间距的条件，则需要为协作车计算出一个合适的减速度，减速行驶预留出安全间隙。

方案2：换道操作；

如图5所示的协同控制区，包括决策执行区与合流区两部分，协作车的换道操作在合流区之前完成，即在决策执行区进行。在该区内通过协调协作车与侧向前后车的加速度使车辆行驶速度发生变化，从而达到为协作车从主线Lane1换道至Lane2预留出安全空间顺利换道的目的。在控制区中，可通过控制区域内车辆平均速度的变化率来判断是否执行换道操作或者控速操作，这主要是通过协作车换道后车道2控制区内的车辆平均速度变化率与不换道实行减速后车道1控制区内的车辆平均速度变化率的比较来确定，优先执行平均速度变化率小的决策。

S2.1，联合协调合并策略的构建：

匝道车辆与其协作车都为CAV的情况，具体执行模式如图8。合并策略主要包括以下方面：①协作车的选取；②匝道车辆加速度与协作车减速度的协同确定；③为匝道车辆预留合流间隙的换道决策；④对比步骤2、3操作后的控制区内车辆平均速度变化率，选择最佳方案执行。

匝车加速度与协作车减速度的协同确定：

目标车辆的安全合流主要依据协作车辆之间的安全间隙来确定，即基于主线慢车道搜索协作车并判断协作间隙来指导目标车辆进入主线，一般选取协作车与目标车辆到达合并点时二者间距作为协作间隙，并通过调节协作车车速来达到满足安全间隙的要求，形成满足最小安全汇入间隙的空档。

选取最佳协作车之后，根据二者到达初始合并点的时间来进行初步判断，判断是否需要控制协作车：

式中，t₀表示匝车发出服务请求的时刻，t_r表示匝车发出服务请求至到达初始合并点的时间，t_m表示匝车发出服务请求至协作车到达初始合并点的时间，x_r(t_r+t₀)表示在匝车到达初始合并点时匝车的位置，x_m(t_r+t₀)表示在匝车到达初始合并点时协作车的位置，s_s为车辆间的最小安全距离。

如图9所示，目标车辆r以及主线车辆m均保持行驶的过程，在t₀时刻目标车辆r发出服务请求，此时为它选择最佳协作车m进行协同，二者t₀时刻的位置分别为x_r(t₀)、x_m(t₀)，假设线n为经过算法得到的可以开始合流的预备合流线，位置为x，则图示蓝色区域便为协作车与匝车的协同操作区，注意此合流线不是固定的，与车辆速度、行驶时间等因素有关，即匝道车辆加速至合流速度v_merge时进行换道合并的最佳位置。

对于匝道目标车辆：在匝道仍按原速度行驶，在加速车道输出一个加速度a_{r_accel}进行加速，满足：

v_merge＝v_r0+a_{r_accel}t_{r_accel} (9)

对于主线协作车：在接受服务请求后便开始以减速度a_decel(本文中用数值表示，不考虑负号)进行减速，满足：

v_merge＝v_m0-a_decelt_R (10)

t_R＝t_r+t_{r_accel} (11)

其中，v_r0为匝车在加速车道的初始速度，v_m0为协作车接受请求后的初始速度，均可通过RSU获取，t_r为匝车在匝道上行驶的时间，t_{r_accel}为匝车在加速车道行驶的时间，t_R为协作车的减速时间，也是协同合流的总时间；v_merge为协作车与匝车协同控制的合流速度。

此外，考虑到主线车道的限速值以及加速车道的长度、前导车的影响等因素，综合约束条件如下式所示：

综上所述，可得到加速时间的取值范围：

其中：v_min,lim为主线Lane1的最低限速，v_max,lim为主线Lane1的最高限速，L_A为加速车道的长度。a_min表示最小加速度，范围为[0.4，2]，m/s²，减速度在本实施例中只考虑数值，不考虑其负号；a_safe表示匝车跟随前车行驶的最大安全跟驰加速度。

同时，为了保证协作车与匝车的有效协同，期望当匝车按照加速度a_{r_accel}加速至v_merge时两车之间的间距≥s_s，即目标条件为：

x_r(t₀+t_R)-x_m(t₀+t_R)≥s_s (14)

其中：

注意，x_r(t₀+t_R)为在合流时刻匝车的位置，x_m(t₀+t_R)为在合流时刻协作车的位置。

综合上式(9)-(15)，可得到加速时间t_{r_accel}的取值范围并输出加速时间取值列表，该列表中的元素都会对应一个合流速度值，从而得到协作车减速度的取值范围。在主线道路上，为了保证车辆行驶的安全舒适性，并尽可能降低对后续交通流的影响，协作车减速应平稳进行，所以减速度应选择符合上述所有条件的最小值min(a_decel)。

另一方面，匝车合流时也要注意与主线协作车前车的间隙，当协作车前车按原速度行驶t_R后与匝车之间不满足安全间距时，要在上式(9)-(15)中再增加一个约束条件，如图10所示，使求取的减速度也满足匝车加速至v_merge时协作车前车能够为其预留出安全汇入间隙，即：

x_m-1(t₀)+v_(m-1)0t_R-x_r(t₀+t_R)≥s_s (16)

得到：

其中，x_m-1(t₀)为协作车前车在t₀时刻的位置，v_(m-1)0为协作车前车在t₀时刻的速度，综合上式(9)-(17)来寻求合适的减速度。此外，本发明实施例中选取的最小安全距离并不是一成不变的，而是随着车辆类型的不同发生变化，如CAV跟驰CAV行驶时车头时距会比HDV跟驰CAV行驶时小，从而能够合理的利用前后车空间间距，在保证安全性的同时达到车辆高效行驶的效果。

S3：为匝道车辆预留合流间隙，进行换道控制。

当主线两车道满足换道条件时对协作车实行换道操作，控制协作车从主线车道1换至车道2，为目标车辆预留出更大的合流间隙，从而能够更加安全的汇入主线，根据车道2中车辆的类型以及安全距离条件，主要有以下三种情况需要考虑：

1.如果协作车的侧向前后车与协作车之间满足安全换道距离，即：

s_b≥s_s且s_f≥s_s (18)

则不考虑车辆类型，可完成换道操作，s_b为协作车m与其侧向后车n+1之间的距离，s_f为协作车m与其侧向前车n之间的距离。

2.如果协作车的侧向前后车与协作车之间不满足安全换道距离，即：

s_b＜s_s或s_f＜s_s (19)

且其侧向前车与侧向后车都为HDV车辆，则放弃换道行为，执行控速操作。

3.如果协作车的侧向前后车与协作车之间不满足安全换道间距即s_b＜s_s或s_f＜s_s，但侧向前后车至少有一辆为CAV车辆时，则协调控速预留出安全间隙，具体调控过程如图11所示，s_n+1为侧向后车到合流区的距离，s_m为协作车到合流区的距离，s_n为侧向前车到合流区的距离，s_b为协作车m与其侧向后车n+1之间的距离，s_f为协作车m与其侧向前车n之间的距离：

(1)当检测到s_b＜s_s且s_f≥s_s时，说明协作车m与侧向后车n+1之间的距离不满足安全间距：

①若车辆n+1为CAV车辆，车辆n的类型随意，则协调协作车与车辆n+1，为侧向后车n+1搜寻减速度a_{n+1_decel}，使其满足：

s_n+1'-s_m'≥s_s (20)

其中：

其中，s_n+1'为执行协同控制后侧向后车到合流区的距离，s_m'为执行协同控制后协作车到合流区的距离，v_n+1(0)为开始协同控制时侧向后车的行驶速度，v_m(0)为开始协同控制时协作车的行驶速度，t_n+1为协同时间，a_{n+1_decel}为侧向后车的减速度，s_n+1表示协作车的侧向后车在初控制时到合流区的距离，s_m为协作车在初控制时到合流区的距离，s_s表示车辆之间的最小安全距离。

注意，为避免换道在合流区产生较大干扰，换道操作只在决策执行区进行，因此换道在进入合流区前就要完成，即满足：

s_m′≥0 (22)

得到：

在此范围内，减速度选取符合条件的最小值min(a_{n+1_decel})。

②若车辆n+1为HDV，车辆n为CAV，则协调协作车m与侧向前车n，为二者搜寻到合适的加速度a_{m_accel}，使后车间距逐渐拉大，满足安全间隙：

s_n+1'-s_m'≥s_s (24)

其中：

上式中：t_m为协同时间，a_{m_accel}为协作车与侧向前车的共同加速度，由于侧向前车速度较高，因此当为其赋予一个协作车加速度时二者间距不会缩小，所以协作车与侧向前车仍满足安全距离，a_m,safe为协作车的安全跟驰加速度，a_n,safe为侧向前车的安全跟驰加速度，根据以上约束条件，在合理的时间范围内选取min(a_{m_accel})。

(2)当检测到s_b≥s_s且s_f＜s_s时，说明协作车m与侧向前车n之间的距离不满足安全间距：

①若车辆n+1为CAV车辆，车辆n的类型随意，则协调协作车m与侧向后车n+1减速，为其搜寻减速度a_{m_decel}与a_{n+1_decel}，保证在维持与侧向后车安全间隙的同时逐渐拉大与侧向前车之间的距离，使其满足：

综合约束条件如下：

其中：

式中，s_n'为执行协同控制后侧向前车到合流区的距离，v_n(0)为开始协同控制时侧向前车的行驶速度，v_n+1(0)为开始协同控制时侧向后车的行驶速度，v_n(0)为开始协同控制时侧向前车n的行驶速度，t_m为协同时间，a_{m_decel}为协作车的减速度，a_{n+1_decel}为侧向后车的减速度，s_n表示协作车的侧向前车在初控制时到合流区的距离，a_max表示最大加速度范围为[0.4，2]，m/s²，减速度在本实施例中只考虑数值，不考虑其负号，因此数值范围也在此范围内。

根据a_{n+1_decel}取值范围得到符合目标条件的t_m值，每一t_m值对应一a_{m_decel}的值，最终计算出符合目标的min(a_{m_decel})，从而确定a_{n+1_decel}。

②若车辆n为CAV，车辆n+1为HDV，则为侧向前车n搜寻加速度a_{n_accel}，使其满足：

综合约束条件如下：

其中：

从中选取合适的min(a_{n_accel})。考虑到主线Lane2车辆的车速比Lane1车辆的车速高，在侧向前车n加速时间内可能会导致协作车与侧后车的间隙发生变化，出现侧后车间距也不满足安全间隙的情况，此情况下式(28)-(29)无解，这时转为(3)中的情形①来进行协同。

(3)当检测到s_b＜s_s且s_f＜s_s时，说明协作车与侧向前后车之间的距离都不满足安全间距，并且侧向前后车至少存在一辆CAV车辆：

①若车辆n为CAV，车辆n+1为HDV，则协调协作车与车辆n，为其搜寻加速度a_{m_accel}与a_{n_accel}，使其满足：

综合约束条件如下：

其中：

根据a_{n_accel}取值范围得到符合目标条件的t_m值，每一个t_m值对应一个a_{m_accel}的值，最终计算出符合目标的min(a_{m_accel})，从而确定a_{n_accel}。

②若车辆n+1为CAV车辆，车辆n类型随意，则不考虑控制侧向前车(由于车速较高，无控制时也会逐渐拉大与协作车的间距)，协调协作车与侧向后车减速，保证在达到侧向后车安全间距的同时逐渐拉大与侧向前车之间的距离，如(2)中的情形①一致。

S4：对比步骤2、3操作后的控制区内车辆平均速度变化率，选择最佳方案。

如图12所示，当匝车发出服务请求并为其搜寻到最佳协作车时，控制区域内第i辆车的速度为

当按照控速或换道策略进行相应操作后(即匝车顺利合流后)，控制区域内第i辆车的速度为

其中，l代表车道，l＝0表示匝道，l＝1表示主线车道1，l＝2表示主线车道2，t_R代表实行操作直至合流的时间。

在确定

时，主要是以对协作车所寻求的减速度、速度为依据，按照车辆跟驰所确定的跟驰加减速度行驶，预测其

控制区内车辆平均速度变化率R^l由下式确定：

在进行车辆平均速度变化率计算时，以车道为单位来检测受到影响的车辆，所以每个方案的车辆总变化率

对实行不同方案的R进行比较，选择控制区内车辆平均速度变化率最小的，即minR，这也代表着在减速与换道两种策略中选择了最佳方案，协作车按照最佳方案执行。

S2.2，部分协同合并策略的构建；

方向2为匝道车辆与最佳协作车中有一辆为CAV的情况，该情况下，由于存在HDV这一不确定因素，因此对CAV车辆进行主控制，以获取的HDV车辆信息为依据，为CAV车辆预测计算合适的加减速度。

在此方向下，会存在主CAV-匝HDV(协作车为CAV，匝车为HDV)与主HDV-匝CAV(协作车为HDV，匝车为CAV)两种情况，针对主HDV-匝CAV情况，不考虑协作车在主线的换道操作，如果无需控制协作车就存在换道至主线Lane2的条件，则可以自然换道为匝车预留合流空间，具体执行模式如图13所示。

(1)主CAV-匝HDV：

此情况下，将匝车在加速车道按照跟驰加速度加速行驶进行预测，获取相关数据信息，并且当匝道车辆加速至v_merge进行换道合并，确定预备合并点与汇入时间，然后为协作车在预估时间内寻求合适的减速度a_decel，协同控制示意图如图14所示。

对于匝道目标车辆：在匝道仍按原速度行驶，在加速车道以跟驰加速度a_{r_follow}进行加速，满足：

v_merge＝v_r0+a_{r_follow}t_{r_accel} (33)

对于主线协作车：在接受服务请求后便开始以减速度a_decel(本文中用数值表示，不考虑负号)进行减速，满足：

v_merge＝v_m0-a_decelt_R (34)

t_R＝t_r+t_{r_accel} (35)

其中，a_{r_follow}为匝车的跟驰加速度。

综合约束条件如下式所示：

期望当匝车按照加速度a_{r_follow}加速t_{r_accel}准备合流时两车之间的间距≥s_s，即目标条件为：

x_r(t₀+t_R)-x_m(t₀+t_R)≥s_s (37)

其中：

根据匝车跟驰前方车辆行驶的跟驰加速度，可知加速时间t_{r_accel}的取值范围，并获得相应的合流速度值，从而得到协作车减速度的取值范围，符合上述所有条件的最小值min(a_decel)即为所求。

其中，因为协作车为CAV类型，所以在决策执行区依旧会控制其进行合作换道，并对比换道与减速效益来进行最佳方案的选择，此过程同上述步骤3、4所述一致，故不再赘述。

(2)主HDV-匝CAV：

此情况下，若最佳协作车邻车存在CAV车辆并可充当次最佳协作车(备选协作车)来进行协同，则更换协作车，实行CAV-CAV联合协调控制操作；但若不存在，则主要根据RSU获取的HDV协作车的速度、位置等信息来为匝车搜寻一个合适的加速度。

对于匝道目标车辆：在匝道仍按原速度行驶，在加速车道输出一个加速度a_{r_accel}进行加速，满足：

v_merge＝v_r0+a_{r_accel}t_{r_accel} (39)

对于主线协作车：在接受服务请求后便开始以减速度a_decel(本文中用数值表示，不考虑负号)进行减速，满足：

v_merge＝v_m0-a_decelt_R (40)

t_R＝t_r+t_{r_accel} (41)

综合约束条件如下式所示：

目标条件为：

x_r(t₀+t_R)-x_m(t₀+t_R)≥s_s (43)

其中：

此方法同联合协调控制策略相似，但是区别在于协作车为HDV车辆，相关信息需要预测估计，并且HDV车辆接收不到来自CAV车辆的信息，形成不可控因素，因此，在得到协作车减速度后，将通过车载设备及可变限速提示牌来进行速度警告，将合流速度(目标减速速度)以及到预备合并点的距离进行提示，指导司机进行相关操作。

在此情况下，不实行协作车换道方案，采取控速方案即可。

S2.3，寻求邻车及自车限速策略的构建；

方向3为匝道车辆与最佳协作车都为HDV的情况，该情况下，会优先寻求邻车CAV备选协作车作为其替代协作车，转为主CAV-匝HDV执行模式；若邻车不存在CAV车辆，则按照HDV-HDV模式执行，即通过RSU收集到的车辆信息对车辆速度、距离、合流时间进行预测并将合流结果输出到可变限速提示牌警告提示，具体执行模式如图15所示。

此方向下，预备合并点n以及汇入时间的确定同上节有一些差别，匝车在加速车道以跟驰加速度a_{r_follow}加速行驶至v_min,lim时的位置即为预备合并点，对主路HDV协作车辆，需要先判断在目标车辆完成加速直至合流的时间内，协作车按照当前速度是否到达了危险区，即是否满足安全间距。

(1)协作车先到达合流点，则按照主线优先的规则，HDV协作车通过，为目标车辆重新选取协作车；

(2)匝道车辆先到达合流点且满足安全间距，则匝车汇入；

(3)匝道车辆先到达合流点且二者之间不满足安全间距，则执行HDV-HDV模式，如图16所示。

在HDV-HDV模式中，对于匝道目标车辆：在匝道仍按原速度行驶，在加速车道以跟驰加速度a_{r_follow}进行加速，由于协作车与匝车都为HDV车辆，匝车在加速车道加速至主线最低限速时就会出现汇入主线的欲望，因此为减小因预测信息所带来的误差，规定该模式下合流速度v_merge为主线车道1最低限速值v_min,lim，即匝道车辆加速至v_min,lim时就换道合流，满足：

v_min,lim＝v_r0+a_{r_follow}t_{r_accel} (45)

对于主线协作车：按照收集到的信息进行减速度预估：

v_min,lim＝v_m0-a_decelt_R (46)

t_R＝t_r+t_{r_accel} (47)

期望当匝车按照加速度a_{r_follow}加速至v_min,lim时两车之间的间距≥s_s，即目标条件为：

x_r(t₀+t_R)-x_m(t₀+t_R)≥s_s (49)

其中：

根据匝车跟驰前方车辆行驶的跟驰加速度以及合流速度，可知加速时间t_{r_accel}的取值，从而得到协作车的减速度，将合流速度(目标减速速度)以及到预备合并点的距离通过车载设备及可变限速提示牌来进行速度警告。

本发明考虑协作车控速与换道，先为匝道车辆选取最佳协作车，根据协作车与匝车类型进行不同的策略控制，协作车优先选取CAV车辆，这样做的好处是能够尽可能多的以CAV车辆作为协作车来调控间隙，可控性较强，安全性较高；最后根据控制区内的车辆平均速度变化率对两方案择优选取，从而选择高效方案。

本发明的关键一步是选择最佳协作车，最佳协作车的选取要依靠路侧单元RSU-1+RSU-2的检测数据计算获得，因此，在高速公路上设置的路侧单元精确度要高，范围要准确。其次，为目标匝车选择好协作车后，要根据不同类型选择不同控制策略，包含HDV车辆类型的方案中，更需要路侧单元进行计算获得预估数据，同时，人工驾驶车辆由于可控性不高，所以在进行车载广播或者合流区设置的可变限速提示牌进行警告提示时尽可能醒目清晰，实际情况HDV车辆听从率也不高，因此仍需尽可能选择CAV车辆进行控制，为了解决这一问题，在HDV-HDV模式中，优先选择邻近CAV车辆作为协作车，CAV车辆的听从性较高，在保持一定效率的同时安全性大大提高。

通过sumo仿真软件进行初步验证仿真，匝道车辆类型为CAV，主路Lane1分别依次输入HDV-CAV-CAV-HDV车辆，主路Lane2分别依次输入HDV-CAV-CAV-HDV车辆，在策略1的仿真中，车辆进入控制区便根据匝道车辆的速度、距合流点的距离确定了最佳协作车CAV车辆m3，此后的控制主要是针对m3与匝车r的协同合流进行，如图17所示。

在无控制操作中，目标匝车在加速车道行驶过程中没有安全的换道间隙，主线车辆m3、m4加速通过合流区，匝车在加速车道等待，最终汇入主线跟随车辆m4行驶，形成m1-m2-m3-m4-r队列；实行控制方案的操作中，主线协作车m3与目标匝车几乎同时到达预备合流点，由于对协作车执行了减速操作，为匝车在主线车道1中预留出了安全换道空间，因此，匝车在协作车m3到达预备合流点之前成功汇入主线，由无控制时的m1-m2-m3-m4-r队列变为m1-m2-r-m3-m4队列行驶，在保证车辆行驶安全性的同时，大大提高了车辆的合流效率。通过对协作车m3实行决策控制，发现匝车r的合流换道时间相比于无控制条件减少了13s，从36s减少至23s，缩短了36.11％，大大提高了匝车的合流效率，如图18所示，红色线表示实行本发明实施例方法控制后目标匝车的纵向位置运动轨迹，即匝车在行驶过程中所处的车道，蓝色线表示未实行控制后目标匝车的纵向位置运动轨迹。由于此次搭建合流区场景主线Lane1的纵向位置为-4.8m，因此匝车行驶到纵向位置-4.8m即为合流换道完成。

附18中可清晰看出，实行本发明实施例方法控制的匝车在23s即可合流换道，且在加速车道的行驶时间为3s，而无控制下的匝车在36s才可合流，在加速车道的行驶时间为16s，会发生停留等待行为，因此，实行策略1可以有效减少目标匝车的合流换道时间，降低在加速车道停留行为。

本发明实施例所述基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明实施例所述基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，依靠路侧单元RSU-1和RSU-2的检测数据选择最佳协作车，路侧单元RSU-1设置在主线与匝道交界处，RSU-2设置在RSU-1的上游；

S2，基于多车道上HDV车辆与CAV车辆混合交通流，根据引导目标车辆安全汇入主线的协作车辆与匝道车辆的类型选择对应的控制模型，协同确定匝道车辆加速度与协作车减速度，进行速度控制；

S3，为匝道车辆预留合流间隙，对协作车进行换道控制；

S4，对比S2、S3操作后的控制区内车辆平均速度变化率，选择最佳方案。

2.根据权利要求1所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述S1中，最佳协作车的选取方法包括：

选取与匝道车辆到达预备合并点的时间差最小即minΔt的车辆为协作车，如果选取结果为HDV，且该HDV前后邻车有CAV，则选择邻近的CAV，转为其它策略模式执行；如果选取的HDV前后没有CAV，只能选择HDV。

3.根据权利要求1所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述S2中，根据引导目标车辆安全汇入主线的协作车辆与匝道车辆的类型选择对应的控制模型，具体为：

匝道车辆与选取的协作车辆均为CAV，采用的控制模型为协同自适应巡航控制跟驰模型，采取联合协调控制；

匝道车辆为CAV，选取的协作车辆为HDV，即主HDV-匝CAV；或匝道车辆为HDV，选取的协作车辆为CAV，即主CAV-匝HDV；实行部分协同控制；

匝道车辆与选取的协作车辆均为HDV，实行寻求邻车及自车限速策略，通过路侧单元预测目标车辆能否顺利汇入，并为目标车辆预估减速度，由设施设备进行可变限速提示及警告。

4.根据权利要求1所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述S2中，速度控制包括减速与稳速：

稳速方法：在检测到目标车辆进入路侧单元RSU-1覆盖范围至加速完成准备合流这段时间内，如果在RSU-1和RSU-2的主线覆盖范围内检测到协作车辆以原速度行驶还未到达预备合流点，并且与目标车辆换道后存在安全间距，则无需对协作车辆进行减速换道操作，只需保持原速度稳速行驶即可；

减速方法：在检测到目标车辆进入路侧单元RSU-1覆盖范围至加速完成准备合流这段时间内，如果在RSU-1和RSU-2的主线覆盖范围内检测到协作车辆以原速度行驶还未到达预备合流点且与目标车辆换道后不满足车辆之间安全间距的条件，则需要为协作车辆计算出合适的减速度，减速行驶预留出安全间隙。

5.根据权利要求3所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，当所述匝道车辆与选取的协作车辆均为CAV时：

对于匝道目标车辆：在匝道仍按原速度行驶，在加速车道输出一个加速度a_{r_accel}进行加速，满足：

v_merge＝v_r0+a_{r_accel}t_{r_accel}

对于主线协作车：在接受服务请求后便开始以减速度a_decel进行减速，满足：

v_merge＝v_m0-a_decelt_R

t_R＝t_r+t_{r_accel}

其中，v_r0为匝车在加速车道的初始速度，v_m0为协作车接受请求后的初始速度，均通过对应的路侧单元获取，t_r为匝车在匝道上行驶的时间，t_{r_accel}为匝车在加速车道行驶的时间，t_R为协作车的减速时间，即协同合流的总时间；v_merge为协作车与匝车协同控制的合流速度；

此外，考虑到主线车道的限速值以及加速车道的长度、前导车的影响因素，综合约束条件如下式所示：

综上所述，可得到加速时间的取值范围：

其中：v_min,lim为主线Lane1的最低限速，v_max,lim为主线Lane1的最高限速，L_A为加速车道的长度；a_min表示最小加速度，a_safe表示匝车跟随前车行驶的最大安全跟驰加速度；

同时，为了保证协作车与匝车的有效协同，期望当匝车按照加速度a_{r_accel}加速至v_merge时两车之间的间距≥s_s，S_s表示换道时前后两车之间的安全距离；即目标条件为：

x_r(t₀+t_R)-x_m(t₀+t_R)≥s_s

其中：

x_r(t₀+t_R)为在合流时刻匝车的位置，x_m(t₀+t_R)为在合流时刻协作车的位置；x_r(t₀)表示在t₀时刻匝车的位置，x_m(t₀)表示在t_r时刻协作车的位置；

从而得到加速时间t_{r_accel}的取值范围并输出加速时间取值列表，加速时间取值列表中的每个元素对应一个合流速度值，从而得到协作车减速度的取值范围；在主线道路上，为了保证车辆行驶的安全舒适性，并尽可能降低对后续交通流的影响，协作车减速应平稳进行，所以减速度应选择符合所有条件的最小值min(a_decel)；

另一方面，匝车合流时需注意与主线协作车前车的间隙，当协作车前车按原速度行驶t_R后与匝车之间不满足安全间距时，要再增加一个约束条件，使求取的减速度也满足匝车加速至v_merge时协作车前车能够为其预留出安全汇入间隙，即：

x_m-1(t₀)+v_(m-1)0t_R-x_r(t₀+t_R)≥s_s

得到：

其中，x_m-1(t₀)为协作车前车在t₀时刻的位置，v_(m-1)0为协作车前车在t₀时刻的速度。

6.根据权利要求1所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述S3中换道控制方法：协同控制区包括决策执行区与合流区两部分，如果在决策执行区内存在协作车辆从Lane1换道至Lane 2的安全条件，则对协作车辆实行换道操作，为目标车辆预留出更大的合流间隙；根据主线车道2中协作车侧向前后车辆的类型以及安全距离，分为以下三种情况：

如果协作车的侧向前后车与协作车之间满足安全换道距离，即：s_b≥s_s且s_f≥s_s；则不考虑车辆类型，可完成换道操作，s_b为协作车m与其侧向后车n+1之间的距离，s_f为协作车m与其侧向前车n之间的距离；

如果协作车的侧向前后车与协作车之间不满足安全换道距离，即s_b＜s_s或s_f＜s_s，且协作车的侧向前车与侧向后车都为HDV车辆，则放弃换道行为，执行控速操作；

如果协作车的侧向前后车与协作车之间不满足安全换道间距即s_b＜s_s或s_f＜s_s，但侧向前后车至少有一辆为CAV车辆时，则协调控速预留出安全间隙。

7.根据权利要求6所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述协调控速换道方法为：

(1)当检测到s_b＜s_s且s_f≥s_s时，说明协作车m与侧向后车n+1之间的距离不满足安全间距：

①若侧向后车n+1为CAV车辆，侧向前车n的类型随意，则协调协作车与车辆n+1，为侧向后车n+1搜寻减速度a_{n+1_decel}，使其满足：

s_n+1′-s_m′≥s_s

其中：

其中，s_n+1'为执行协同控制后侧向后车到合流区的距离，s_m'为执行协同控制后协作车到合流区的距离，v_n+1(0)为开始协同控制时侧向后车的行驶速度，v_m(0)为开始协同控制时协作车的行驶速度，t_n+1为协同时间，a_{n+1_decel}为侧向后车的减速度；s_n+1表示协作车的侧向后车在初控制时到合流区的距离，s_m为协作车在初控制时到合流区的距离，s_s表示车辆之间的最小安全距离；

为避免换道在合流区产生较大干扰，换道操作只在决策执行区进行，因此换道在进入合流区前就要完成，即满足：

s_m′≥0

得到：

在此范围内，减速度选取符合条件的最小值min(a_{n+1_decel})；

②若车辆n+1为HDV，车辆n为CAV，则协调协作车m与侧向前车n，为二者搜寻到合适的加速度a_{m_accel}，使后车间距逐渐拉大，满足安全间隙：

s_n+1'-s_m'≥s_s

其中：

上式中：t_m为协同时间，a_{m_accel}为协作车与侧向前车的共同加速度，由于侧向前车速度较高，因此当为其赋予一个协作车加速度时二者间距不会缩小，所以协作车与侧向前车仍满足安全距离，a_m,safe为协作车的安全跟驰加速度，a_n,safe为侧向前车的安全跟驰加速度，根据以上约束条件，在合理的时间范围内选取min(a_{m_accel})；

(2)当检测到s_b≥s_s且s_f＜s_s时，说明协作车m与侧向前车n之间的距离不满足安全间距：

①若车辆n+1为CAV车辆，车辆n的类型随意，则协调协作车m与侧向后车n+1减速，为协调协作车m、侧向后车n+1搜寻减速度a_{m_decel}与a_{n+1_decel}，保证在维持与侧向后车安全间隙的同时逐渐拉大与侧向前车之间的距离，使其满足：

综合约束条件如下：

其中：

式中，s_n'为执行协同控制后侧向前车到合流区的距离，v_n+1(0)为开始协同控制时侧向后车的行驶速度，v_n(0)为开始协同控制时侧向前车n的行驶速度，t_m为协同时间，a_{m_decel}为协作车的减速度，a_{n+1_decel}为侧向后车的减速度；s_n表示协作车的侧向前车在初控制时到合流区的距离，a_max表示最大加速度；

根据a_{n+1_decel}取值范围得到符合目标条件的t_m值，每一t_m值对应一a_{m_decel}的值，最终计算出符合目标的min(a_{m_decel})，从而确定a_{n+1_decel}；

②若车辆n为CAV，车辆n+1为HDV，则为侧向前车n搜寻加速度a_{n_accel}，满足：

综合约束条件如下：

其中：

从中选取合适的min(a_{n_accel})；考虑到主线Lane2车辆的车速比Lane1车辆的车速高，在侧向前车n加速时间内可能会导致协作车与侧后车的间隙发生变化，出现侧后车间距也不满足安全间隙的情况，此情况下上式无解，这时转为(3)中的情形①来进行协同；

(3)当检测到s_b＜s_s且s_f＜s_s时，说明协作车与侧向前后车之间的距离都不满足安全间距，并且侧向前后车至少存在一辆CAV车辆：

①若车辆n为CAV，车辆n+1为HDV，则协调协作车与车辆n，为其搜寻加速度a_{m_accel}与a_{n_accel}，满足：

综合约束条件如下：

其中：

根据a_{n_accel}取值范围得到符合目标条件的t_m值，每一个t_m值对应一个a_{m_accel}的值，最终计算出符合目标的min(a_{m_accel})，从而确定a_{n_accel}；

②若车辆n+1为CAV车辆，车辆n类型随意，则不考虑控制侧向前车，协调协作车与侧向后车减速，保证在达到侧向后车安全间距的同时逐渐拉大与侧向前车之间的距离，如(2)中的情形①一致。

8.根据权利要求2所述一种基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法，其特征在于，所述HDV前后邻车有CAV指：邻车CAV车辆与HDV的距离满足≤100m。

9.一种电子设备，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的方法实高速公路主线-匝道车辆协同合流控制。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令被处理器加载并执行以实现如权利要求1～8任一项所述的基于混合交通流的高速公路主线-匝道车辆协同合流控制方法。

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