本发明专利技术提出一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，属于交通运行方案规划技术领域。包括：S1.将道路进行区间划分和车道线分割，确定车道编号规则；S2.建立变速频率模型；S3.建立变道频率模型；S4.建立区间车道级交通量集计模型，统计预估不同道路区间、车道上的运行车辆数；S5.融合车道级交通量、变道频率指标、变速频率指标，建立区间车道级能耗评估模型；S6.求解区间车道级能耗评估模型的最佳运行路径、轨迹及车速方案。解决了现有技术中不能准确表达变化运行工况与机动操作对运行成本的影响，无法为车辆运行提供高精度节能运行轨迹及区间车速方案的技术问题。节能运行轨迹及区间车速方案的技术问题。节能运行轨迹及区间车速方案的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法
[0001]本专利技术涉及一种电动汽车车道级运行方案规划方法，尤其涉及一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，属于交通运行方案规划
技术介绍
[0002]自动驾驶程序执行需要精确控制车辆加减速、变道、转向操作，由于油车在制动、转向等环节并没有完全实现精确的电控，目前自动驾驶行业研究主要集中于电动汽车控制及其续航里程，再生制动能量回收技术能在一定程度上延长电动汽车行驶里程，但还是难以满足车辆运行所需的能量需求。因此，在电池性能容量限制下，发挥自动驾驶车辆可感、可控、可反馈的技术优势，结合交通运行规划手段，合理配置与规划自动驾驶电动汽车的路权与能量资源，是降低自动驾驶电动汽车能量风险、保障道路交通运行秩序的可行途径之一。
[0003]《交通控制限号及能耗影响下的电动汽车路径规划研究》中提出了一种考虑纯电动汽车能耗的路径规划算法，该算法有效解决了车辆运行路径及全线运行车速的规划问题，但车辆在运行过程中需要适应实际运行工况的变化，频繁调整运行车速，该算法忽略了这一过程，求取车速往往面向路径全运行过程不变，无法量化变化运行环境与车速对车辆能耗产生的影响。只能求取路径而非运行轨迹，规划车速是面向路径不变而非适应不同运行工况自适应调整，因此，无法准确表达与量化运行过程中工况与机动操作对运行时间、运行能耗带来的影响。具体表现为以下两点：1、忽略了运行工况的变化及车辆在横向车道空间与纵向路段区间转移等机动操作耗费的能量，不能准确表达变化运行工况与机动操作对运行成本的影响，无法为车辆运行提供精度跃升的节能运行轨迹。
[0004]2、既有规划方法能够向车辆提供运行车速方案，但求取车速通常面向路径全运行过程不变，与车辆实际运行规律不尽相符，无法为车辆运行提供精度跃升的区间车速方案，不利于准确预测车辆运行时间及能量消耗。
技术实现思路
[0005]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]鉴于此，为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法。
[0007]方案一、一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，包括以下步骤：S1.将道路进行区间划分和车道线分割，确定车道编号规则；
S2.以区间车道为单元，新增变速频率指标，建立变速频率模型；S3.以区间车道为单元，新增变道频率指标，建立变道频率模型；S4.以区间车道为单元，建立区间车道级交通量集计模型，统计预估不同道路区间、车道上的运行车辆数；S5.融合车道级交通量、变道频率指标、变速频率指标，建立区间车道级能耗评估模型；S6.求解区间车道级能耗评估模型的最佳运行路径、轨迹及车速方案。
[0008]优选的，S1具体是：划分路段区间的方法是：将道路OD的有效路径j纵向分割n等分的道路区间，其中道路OD分别为车辆当前位置和目的地；车道线分割的方法是：将道路空间进行横向等间距分割；确定车道编号规则的方法是：道路区间序号为，车道序号为。
[0009]优选的，S2具体是：忽略车辆变速过程，设车辆变速由区间进入区间时完成，则，车辆进入由区间进入区间的变速标识表达式为：其中，为车辆在路径区间车道上的运行车速，为车辆路径在区间车道上的运行车速；车辆运行过程中，车辆变速次数的表达式为：。
[0010]优选的，S3具体是：忽略车辆变道过程，设车辆变道由区间进入区间时完成，则，车辆由路径区间的车道进入路径区间的车道的车辆变道标识数学表达为：其中，为车辆在路径区间的车道运行轨迹，为车辆在路径区间的车道运行轨迹；车辆运行过程中，车辆变道次数的数学表达式为：
。
[0011]优选的，S4具体是：设当前时间为、车辆当前处于路段第1区间1车道、目的路段区间为d，则车辆驶离区间的车道的时间为：其中，、、分别为车辆在路径起点第1区间1车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，、、分别为车辆在路径区间车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，、、分别为车辆在路径终点第区间车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，分别为车辆在路径第区间车道的驶离时间，即车辆驶离i、d的前一区间的时间；则车辆运行在轨迹的总行程时间为：令计量时间间隔为，车辆驶入、驶出路段区间的时间间隔、为：设车辆在区间的车道上行驶，当车辆变道标识，车辆由区间驶入区间不变道，保持原车道行驶，第个时间间隔内区间车道上的车辆总数为：
当变道标识，车辆向左变道，第个时间间隔内区间车道上的车辆总数为： 当变道标识，车辆向右变道，第个时间间隔内区间车道上的车辆总数为：其中，为路径第个时间间隔内区间车道上的车辆总数，、分别为第个时间间隔内路径区间、车道上的车辆总数，、分别为第个时间间隔内路径区间、车道上的车辆总数。
[0012]优选的，S5具体是：自动驾驶电动汽车的运行能耗与行驶路径、运行速度和运行路况有关，驱动力模型的一般式为：其中，为滚动阻力，为空气阻力，坡度阻力，加速阻力，为滚动阻力系数，为空气阻力系数，为车速，为坡度角，为车辆，为质量换算系数，为汽车质量；为时间；其中，滚动阻力、空气阻力和加速阻力均与车速有关；驱动力模型转化为：其中，为坡度角，由运行轨迹决定，为车辆在路径区间车道上的运
行车速；车辆在路径区间的车道上消耗的能量为：融合车道级车辆数、车辆变道频率、车辆变速频率因素，引入能耗综合修正系数，数学表达式为：其中，为起终点间有效路径的集合，为车辆变速次数，为车辆变道次数；区间车道级能耗评估模型为：其中，分别为区间车道能够容纳的最大车辆数、电动汽车上路的最大、最小限速值。
[0013]优选的，S6具体是：模型输入为当前位置、时间及目的地，模型输出为车道级出行路径、轨迹及区间运行车速，记为，模型为有约束多元非线性优化问题，采用遗传算法进行求解：S61.自变量定义与初始化：根据当前位置及目的地，有效路径集合J利用A*算法求取，对有效运行路径进行枚举，设初始运行路径，运行车道为1号车道，、区间运行车速取区间车道历史平均车速；S62.变量编码：s为编码精度系数，设s=4，变量按以下规则编码：其中，为自变量编码精度，为自变量的最大值和最小值，其中的最小值为1，最大值为道路车道数；针对高速公路，最小值取60，最大值取80；
S63.适应度函数：适应度函数，指运行方案的能耗上限；S64.收敛判断：选用平均相对误差作为收敛标准，若连续2次迭代结果的相对误差小于0.15，中止求解，否则继续求解。
[0014]方案二、一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案一所述一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法的步骤。
[0015]方案三、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将道路进行区间划分和车道线分割，确定车道编号规则；S2.以区间车道为单元，新增变速频率指标，建立变速频率模型；S3.以区间车道为单元，新增变道频率指标，建立变道频率模型；S4.以区间车道为单元，建立区间车道级交通量集计模型，统计预估不同道路区间、车道上的运行车辆数；S5.融合车道级交通量、变道频率指标、变速频率指标，建立区间车道级能耗评估模型；S6.求解区间车道级能耗评估模型的最佳运行路径、轨迹及车速方案。2.根据权利要求1所述的一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，其特征在于，S1具体是：划分路段区间的方法是：将道路OD的有效路径j纵向分割n等分的道路区间，其中道路OD分别为车辆当前位置和目的地；车道线分割的方法是：将道路空间进行横向等间距分割；确定车道编号规则的方法是：道路区间序号为，车道序号为。3.根据权利要求2所述的一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法，其特征在于，S2具体是：忽略车辆变速过程，设车辆变速由区间进入区间时完成，则，车辆进入由区间进入区间的变速标识表达式为：其中，为车辆在路径区间车道上的运行车速，为车辆路径在区间车道上的运行车速；车辆运行过程中，车辆变速次数的表达式为：。4.根据权利要求3所述的一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法,其特征在于，S3具体是：忽略车辆变道过程，设车辆变道由区间进入区间时完成，则，车辆由路径区间的车道进入路径区间的车道的车辆变道标识数学表达为：其中，为车辆在路径区间的车道运行轨迹，为车辆在路径区间的
车道运行轨迹；车辆运行过程中，车辆变道次数的数学表达式为：。5.根据权利要求4所述的一种低能耗的自动驾驶电动汽车车道级运行方案规划方法,其特征在于，S4具体是：设当前时间为、车辆当前处于路段第1区间1车道、目的路段区间为d，则车辆驶离区间的车道的时间为：其中，、、分别为车辆在路径起点第1区间1车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，、、分别为车辆在路径区间车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，、、分别为车辆在路径终点第区间车道的驶离时间、行驶距离、行驶速度，分别为车辆在路径第区间车道的驶离时间；则车辆运行在轨迹的总行程时间为：令计量时间间隔为，车辆驶入、驶出路段区间的时间间隔、为：设车辆在区间的车道上行驶，当车辆变道标识，车辆由区间驶入区间不变道，保持原车道行驶，第个时间间隔内区间车道上的车辆总数为：
当变道标识，车辆向左变道，第个时间间隔内区间车道上的车辆总数为： ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓春，丘建栋，罗舒琳，李佳璇，朱泽雄，刘星，辛甜甜，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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