一种轻污染车辆速度自适应控制方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及智能交通控制，更具体地说，它涉及一种轻污染车辆速度自适应控制方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、随着智能交通技术的不断发展，道路运输领域和公路领域中行驶车辆的碳排放优化成为了节能低碳的主要研究方向，如车辆导航路径规划、车流量管控和车辆行驶速度调控优化均可有效实现车辆道路运输领域和公路领域中行驶车辆的低碳排放。

2、现检索到申请号为cn202310338203.0的中国专利申请，其公开了一种智能网联汽车低碳绿色车速引导方法，其在智能网联车辆和普通车辆混合交通流场景下，收集车路协同应用数据处理得到车辆的当前车速、距离停止线的距离、车辆所在的进口道和车道、相位配时信息、当前灯色及剩余时长等参数，在不调整交通信号灯的前提下，计算智能网联汽车的速度，将车速引导信息发布给智能网联车辆，实现车辆在交叉口不停车、少停车、渐变速、低油耗和低排放，控制智能网联车辆来调整整体交通流的运行状况。

3、然而，上述的智能网联汽车低碳绿色车速引导方法需要采集的信息较多，仅适用于交通信号灯区段的车辆速度控制，无法在整个道路、公路领域中推广应用；此外，上述方法整个过程忽略了渐变速过程的额外能耗，例如驾驶车辆在距离前方车辆较远时，存在先提速再减速或者是先减速在加速的过程，此过程将产生额外的能耗，所以车辆行驶过程的碳排放有待进一步优化；另外，上述方法虽然在一定程度上降低了车辆碳排放，但道路运输能力受到一定限制，易造成交通拥堵。因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的轻污染车辆速度自适应控制方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种轻污染车辆速度自适应控制方法、系统、终端及介质，可在降低车辆碳排放的情况下提升道路运输能力，减少道路拥堵的情况发生。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，提供了一种轻污染车辆速度自适应控制方法，包括以下步骤：

4、采集预设路段中各个车辆的定位位置和初始速度；

5、依据各个车辆的定位位置之差建立车辆间距分布序列，并依据车辆间距分布序列对前侧头部两个车辆之间的分布间距进行预测，得到预设周期内的间距预测曲线；

6、将间距预测曲线表征的预测间距作为安全制动距离，以将间距预测曲线转换成头部第二车辆的时速预测曲线；

7、根据间距预测曲线的分布形态确定相邻车辆之间的稳态间距，并以稳态间距作为安全制动距离确定各个车辆的稳态速度；

8、以预设路段中各个车辆的速度在预设周期内均达到稳态速度、且相邻车辆之间的距离均达到稳态间距为约束条件，并以所有车辆的额外损耗最小为优化目标求解出各个车辆在预设周期内的时速调控曲线；

9、将各个时速调控曲线向预设路段中的相应车辆进行同步推送，实现多车辆速度自适应控制。

10、进一步的，所述间距预测曲线采用最小二乘法进行曲线拟合预测。

11、进一步的，若所述间距预测曲线在尾部阶段处于稳态，则以尾部阶段的平均间距作为稳态距离；若所述间距预测曲线在尾部阶段处于非稳态，则以间距预测曲线中最后时刻所对应的预测间距作为稳态距离。

12、进一步的，所述间距预测曲线在尾部阶段处于稳态或非稳态的判断过程具体为：

13、若间距预测曲线在尾部阶段的最大间距与最小间距之差不超过第一阈值，且间距预测曲线在尾部阶段的相邻间距之差不超过第二阈值，则间距预测曲线在尾部阶段视为稳态；否则，间距预测曲线在尾部阶段视为非稳态；

14、其中，第二阈值小于第一阈值。

15、进一步的，所述约束条件的表达式具体为：

16、；

17、其中，表示预设周期；表示头部第二车辆的时速预测曲线；表示预设路段中第个车辆的定位位置；表示预设路段中第2个车辆的定位位置；表示预设路段中第个车辆在预设周期内的时速调控曲线；表示稳态间距；表示预设路段中第个车辆在预设周期终点时刻的速度；表示稳态速度。

18、进一步的，所述约束条件还包括：

19、设置取值范围为[1-a,1+a]的波动系数，波动系数与事故概率呈正相关，0<a≤0.3；

20、依据后序车辆的行驶速度确定安全制动距离，以波动系数与安全制动距离之积确定约束距离；

21、求解各个车辆在预设周期内的时速调控曲线时，保持相应后序车辆与相邻的前序车辆之间的距离不小于约束距离。

22、进一步的，所述时速调控曲线的优化求解表达式具体为：

23、；

24、其中，表示预设路段中第个车辆的额外损耗；表示预设路段中的车辆总数，沿车辆行驶方向的反方向进行升序排列；表示预设路段中第个车辆在加速行驶过程的损耗次数；表示预设路段中各个车辆的平均质量；表示预设路段中第个车辆在第次损耗过程的波峰速度；表示预设路段中第个车辆在第次损耗过程的波谷速度；表示加速行驶过程单次损耗的波峰位置位于波谷位置的左侧；表示稳态速度；表示预设路段中第个车辆在减速或平稳行驶过程的损耗次数；表示预设路段中第个车辆在第次损耗过程的波峰速度；表示预设路段中第个车辆在第次损耗过程的波谷速度；表示减速或平稳行驶过程单次损耗的波谷位置位于波峰位置的左侧；表示预设路段中第个车辆的初始速度。

25、第二方面，提供了一种轻污染车辆速度自适应控制系统，包括：

26、数据采集模块，用于采集预设路段中各个车辆的定位位置和初始速度；

27、间距预测模块，用于依据各个车辆的定位位置之差建立车辆间距分布序列，并依据车辆间距分布序列对前侧头部两个车辆之间的分布间距进行预测，得到预设周期内的间距预测曲线；

28、时速转换模块，用于将间距预测曲线表征的预测间距作为安全制动距离，以将间距预测曲线转换成头部第二车辆的时速预测曲线；

29、稳态分析模块，用于根据间距预测曲线的分布形态确定相邻车辆之间的稳态间距，并以稳态间距作为安全制动距离确定各个车辆的稳态速度；

30、优化求解模块，用于以预设路段中各个车辆的速度在预设周期内均达到稳态速度、且相邻车辆之间的距离均达到稳态间距为约束条件，并以所有车辆的额外损耗最小为优化目标求解出各个车辆在预设周期内的时速调控曲线；

31、同步调控模块，用于将各个时速调控曲线向预设路段中的相应车辆进行同步推送，实现多车辆速度自适应控制。

32、第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种轻污染车辆速度自适应控制方法。

33、第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种轻污染车辆速度自适应控制方法。

34、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

35、1、本发明提供的一种轻污染车辆速度自适应控制方法，通过分析交通信号灯区段或车流量较高区段中车辆经过变速行驶后逐渐处于平稳行驶的稳态间距，并以稳态间距作为安全制动距离确定各个车辆在时速调控终点时刻所对应的稳态速度；而在各个车辆展开协同时速调控时保持预设路段能够通过最大车流量，并以所有车辆的额外损耗最小为优化目标求解出各个车辆在预设周期内的时速调控曲线，在降低车辆碳排放的情况下提升道路运输能力，减少道路拥堵的情况发生；

36、2、本发明考虑到车辆性能和驾驶行为习惯因素所带来的误差影响，通过设置第一阈值和第二阈值来分析间距预测曲线在尾部阶段是否处于相对稳态，有效提高了稳态分析的可靠性；

37、3、本发明在各个车辆展开协同时速调控时保持预设路段能够通过最大车流量的过程中，通过设置与事故概率呈正相关的波动系数来动态生成约束距离，可在复杂道路环境下有效保障各个车辆安全行驶。