具有状态相关排放率的自动驾驶车辆高速公路汇入控制解析建模

高速公路汇入控制问题的核心在于与汇入车辆行为相关的动态排队传播与消散。传统上，排队通过需求-供给交互来建模，具有时变的需求和固定的容量。然而，现场观察表明，由于交叉交通的影响，高速公路汇入处拥堵期间的流量会下降，这一因素在基本图中被忽略了。本文引入了一种解析方法来表征和控制自动驾驶车辆的动态多阶段汇入，优先考虑交通效率和安全性。首次使用闭式公式解析推导了由多阶段动态汇入过程降低的汇入点有效排放率。利用该表达式，推导出排队长度和交通延迟等性能指标作为第一目标。此外，建立了碰撞风险函数以定量评估汇入过程中的潜在碰撞，作为第二目标。最后，将该问题构建为动态规划模型，以联合最小化延迟和碰撞风险，其中汇入位置和速度为决策变量。给定终端状态，匝道车辆汇入任务被构建为递归优化问题，采用后向归纳寻找最小成本解。使用 NGSIM 数据集的数值实验验证了推导出的有效排放率。结果表明，所提出的模型优于两种基准算法，带来了更高效、更安全的汇入过程。