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龍圖騰網獲悉重慶大學申請的專利一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN118942237B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202410934317.6，技術領域涉及：G08G1/01；該發明授權一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法是由趙敏;孫棣華;秦雪婷設計研發完成，并于2024-07-12向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法在說明書摘要公布了：本發明屬于智能交通信息技術領域，公開了一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法，包括：S1.利用管控路段及其上下游的歷史交通流數據標定車道級METANET基本模型參數，采集實時交通數據，基于標定后的車道級METANET基本模型預測管控路段及其上下游的交通流量、密度和速度；S2.根據步驟S1交通流流量、密度和速度的預測結果，分析道路實時狀況，確定硬路肩的情況，判斷硬路肩是否需要開啟；S3.建立硬路肩動態開放控制系統模型，優化硬路肩的開啟時機與開啟時長；S4.發布硬路肩動態管控決策信息。本發明考慮了效率性約束與安全性約束，平衡了通行效率與通行安全收益，可以靈活控制硬路肩的開啟與關閉，具有良好的適應性與實時性。

本發明授權一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法在權利要求書中公布了：1.一種基于MPC的高速公路硬路肩動態開放決策方法，其特征在于，包括以下步驟： S1.利用管控路段及其上下游的歷史交通流數據標定車道級METANET基本模型參數，采集實時交通數據，基于標定后的車道級METANET基本模型預測管控路段及其上下游的交通流量、密度和速度； S2.根據步驟S1交通流流量、密度和速度的預測結果，分析道路實時狀況，判斷硬路肩是否開啟，確定硬路肩是否被占用以及是否存在不宜開啟硬路肩的特殊情況，判斷硬路肩是否處于允許開啟的狀態，判斷硬路肩是否需要開啟； S3.基于步驟S1標定的車道級METANET基本模型建立硬路肩動態開放控制系統模型，利用硬路肩動態開放控制系統模型優化硬路肩的開啟時機與開啟時長； 所述步驟S3包括以下子步驟： S3.1基于步驟S1標定后的車道級METANET基本模型，即車道級METANET宏觀交通流模型，建立硬路肩動態開放控制系統模型； 所述硬路肩動態開放控制系統模型包括硬路肩動態開放控制的狀態方程和輸出方程，用狀態空間形式表示硬路肩動態控制系統，一般形式為： y＝Cx+Du 其中，x是系統的狀態向量，描述系統在任意時間點的狀態；u是系統的輸入向量；y是系統的輸出向量；A、B、C和D是系統的參數，用于描述系統的動態特性和控制機制； 結合車道級METANET宏觀交通流模型，將管控路段的密度K、速度V和流量Q作為系統狀態變量，即x＝[KVQ]T；將包括硬路肩在內的各車道通行狀態作為系統輸入變量，即u＝[λ1λ2λ3]，λ1表示行車道的左車道的通行狀態，λ2表示行車道的右車道的通行狀態，λ3表示硬路肩車道的通行狀態； S3.2考慮通行效率與通行安全建立目標函數J，考慮參與交通的車型比例，建立相應的約束條件； 將通行效率和通行安全作為優化目標，用總行程時間表征通行效率，當總行程時間最小時，道路通行效率最高，用碰撞暴露時間表征通行安全； 總行程時間TTT的計算表達式如下： 式中，TTTzt,j表示在第t個周期，第j個時間步，第z輛車的行程時間； 表示第i輛車是否在管控路段內；Δt表示時間步長；N表示參與交通車輛數；T表示總執行時間； 總碰撞暴露時間TET的計算表達式如下： 式中，TETt,j表示在第t個周期，第j個時間步，所有車輛的碰撞暴露時間； 表示第j個時間步，第z輛車的碰撞風險； TTCzj表示碰撞時間，指兩輛車在相同路線上同向行駛，分別保持各自的速度行駛到發生碰撞的時間；TTC*表示碰撞時間的閾值； 將總行程時間與總碰撞暴露時間以加權的方式相結合，作為優化總目標J，表達式如下： 式中，αttt表示通行效率指標權重；βtet表示通行安全指標權重；TTTit,j表示路段i在第t個周期，第j個時間步的總行程時間；TETit,j：路段t在第t個周期，第j個時間步的總碰撞暴露時間； S3.3利用硬路肩動態開放控制系統模型，預測未來一段時間內硬路肩動態開放控制系統的狀態和行為； I.確定用于預測系統行為的時間窗口和控制時間間隔； MPC的采樣周期為T，次序為k；控制周期為Tc＝MT，即采樣周期的整數倍，次序為kc；預測時域Np，控制時域Nc；則： 其中，kcTcT≤k≤kc+1TcT 式中，分別為第k個采樣周期的基礎參數、干擾參數以及控制參數，由此能夠迭代k+1時刻的交通流參數； II.在新的采樣時刻，檢測被控對象的實際輸出，并與基于模型的預測輸出作比較，計算二者的誤差，利用誤差信息對基于模型的預測結果進行修正； III.基于所建立的目標函數J，考慮參與交通的車型比例信息，建立相應的約束條件，使用遺傳算法最小化目標函數J，找到最優控制信號參數ukc；將最優控制信號參數ukc作為輸入變量；重復上述步驟，直至達到所設預測步長Np，所預測的時間段為[kT,k+Np-1T]，實現滾動優化； S4.根據步驟S3得到的硬路肩開啟時機與開啟時長，發布硬路肩動態管控決策信息。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人重慶大學，其通訊地址為：400044 重慶市沙坪壩區正街174號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。