基于最小油耗的货车车速与信号配时协同优化模型

来源：交通运输系统工程与信息杂志2023年第2期北京时间：

作者：张鹏, 顾云翔, 孙超, 李文权

单位：1. 江苏大学，汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013；2. 东南大学，交通学院，南京 210096

摘要：为解决货车受信号灯影响频繁停和启而造成油耗过高的问题，本文建立货车车速与信号配时协同优化的整数非线性规划模型。模型的目标函数是基于弗吉尼亚理工大学综合油耗模型的货车行程油耗，包括路段行驶油耗、交叉口停车油耗以及速度恢复油耗。将路段划分为加速区、匀速区和减速区；考虑货车多档渐变的加速过程，货车每个挡位设定加速度以及换挡时间的上下限；采用交通波理论分析下游路口的排队消散过程，建立货车的时空轨迹约束。优化变量包括货车各挡位加速度、加速时间、匀速区速度、匀速行驶时间、减速度、减速时间、交叉口绿灯延长时间和红灯早断时间。以均匀间隔生成的10种货车到达情形为例进行分析，结果表明：与无车速引导相比，本模型行程油耗最高减少29.9%，最低减少 3.9%，平均减少 13.7%；货车停车次数减少5次(降低71.4%)，总停车时间减少174 s(降低89.2%)。模型有效减少了货车通过交叉口的燃油消耗和停车次数。

关键词：智能交通,协同优化,非线性规划,信号配时,货车油耗,车速引导

基金资助：国家自然科学基金(71801115)；中国博士后科学基金；教育部人文社会科学研究基金(22YJCZH153)