(19)中华 人民共和国 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 202111327534.1 (22)申请日 2021.11.10 (71)申请人 河海大学 地址 211100 江苏省南京市江宁开发区佛 城西路8号 (72)发明人 张小丽　喻言　朱辰阳　李锐　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 陆烨 (51)Int.Cl. G08G 1/16(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种高速公路车道分配系统 (57)摘要 本发明公开了一种高速公路车道分配系统， 系统包括需求交互模块、 信息库模块和车道分配 模块。 需求交互模块用于与需求端交互， 收集每 一辆即将驶入高速公路车辆的进出口需求信息、 发送最优行驶车道给相应车辆、 接受车辆地理位 置、 速度和所在车道的实时状态更新。 信息库模 块包括车辆状态更新子模块、 需求统计子模块和 车道路段信息子模块。 车道分配模块用于求解系 统最少换道车道分配模型， 周期性更新车道分配 方案。 本发 明从最少换道时长的系统角度分配车 辆的行驶车道， 以减少车辆在高速公路上的频繁 换道， 提高 高速公路的运行效率和安全性。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 113990106 A 2022.01.28 CN 113990106 A 1.一种高速公路车道分配系统， 其特征在于， 高速公路车道分配系统包括需求交互模 块、 信息库模块、 车道分配模块； 所述需求交互模块用于与包含车载系统或移动端在内的需 求端进行交互， 接受每一辆即将驶入高速公路车辆的进出 口需求信息、 发送最优行驶车道 给相应车辆、 接受车辆地理位置、 速度和所在车道的实时状态更新； 所述信息库模块包括车 辆状态更新子模块、 需求统计子模块和车道路段信息子模块； 在车辆状态更新子模块中， 存 储并更新当前行驶在高速公路上车辆的状态， 包括驶入匝道编号、 进入时间、 实时位置、 速 度信息； 在需求统计子模块中统计在各个周期内的驶入驶出需求； 在车道路段信息子模块 中统计各个周期内车辆驶入驶出该车道路段 的平均速度、 流量信息； 所述车道分配模块求 解车道分配模型， 周期性更新车道分配方案 。 2.根据权利1所述的一种高速公路车道分配系统， 其特征在于， 所述车道分配模型为线 性优化模 型， 以最少换道时长为目标函数， 约束 条件之一为同一入口驶入车辆， 其出口越远 所使用的车道越靠左， 约束条件之二为分配到各车道路段 的车辆不能超过其通行能力， 车 道分配模型表示如下： 在该模型中， i、 j分别表示车辆的高速公路起、 讫匝道编号， m为起讫匝道编号中的某个 编号， 高速公路起点编号为i＝0， 入口总数使用K1表示， 出口总数使用K2表示； l表示每个车 道的编号， l＝ 1为最右侧车道， L为车道总数， 也是最左侧车道编号； 以每个入口匝道与高速 公路相接的横断面划分路段， 每个路段包含一个入口匝道和一个出口匝道， k＝1,2, …,K为 各路段编号； ql， k表示k路段l车道的通行能力； t为时间段编号， h为车道分配方案的更新周 期， pi， j(t)表示t时间段为起终点分别为i、 j的需求分配的车道编号； 对应于pi， j(t)， 为0‑1变量， 表示是否为起终点分别 为i、 j的需求分配车道l； Ni， j(t)表示在t时间段的推算 从i入口至j出口的需求量； fl， k(t)表示在t时间段通 过k路段l 车道上的流量； γl和 λl分别表 示车辆驶入目标 车道l时和从l车道驶出高速所需的换道时长， 通过调查方式获得。 3.根据权利1所述的一种高速公路车道分配系统， 其特征在于， 所述车道分配模块中周 期性更新车道分配方案的步骤如下： 步骤1： 从信息库模块中提取各车辆的驶入时间数据， 统计在t ‑1时间段进入高速公路 的需求， 表示为Di， j(t‑1)， 并根据下式推算t时间段的进出口需求量Ni,j(t)： Ni,j(t)＝Ai，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113990106 A 2jDi， j(t‑1)+ui， j， 式中Ai,j和ui,j为参数， 根据历史数据采用线性插值 等方法进行 标定； 步骤2： 根据信息库模块中各时间段驶入高速公路的需求数据， 使用下式推算fl， k(t)： 其中τi,k表示从起点i到路段k起点所需行驶时长与预设的方案更新周期h的比值， [ τi,k]+表示下一个时间段编号， [ τi,k]‑表示上一个时间段编号； 从起点i到路段k起点所需行 驶时长可以通过历史数据获得， 也可以根据信息库模块获得实时 时长； 步骤3： 采用动态规划或遗传算法等 算法求解车道分配模型， 得到车道分配方案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113990106 A 3