[發明專利]基于車路、車車通信的高速公路施工區交通協調控制方法

有效

• 申請號: 201610076737.0
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105654779B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 陳艷艷;王東柱
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.基于車路、車車通信的高速公路施工區交通協調控制方法，本方法是在滿足車路、車車通信環境下實現的，通信范圍為1000米，通信頻率為10次/秒；施工區入口位置安裝有支持定位和通信功能的路側設備，施工區路側設備通過車路通信實時向即將進入施工區的車輛發送施工區預警信息，包括施工區入口位置，車道封閉信息；道路車輛安裝有支持車輛定位和車車、車路通信的車載終端，車載終端實時采集車輛行駛信息，車輛通過車車通信向周邊車輛發送自己的位置、速度信息；車輛在接收到其它車輛傳來的信息后，按照描述的協調控制方法進行信息處理；將處理得到的行駛建議通過車載終端對駕駛人員進行預警，使駕駛人員及時調整駕駛行為，提高通行效率和減少安全風險；

定義施工區協調控制區域長度為L_G，封閉車道車輛A沿道路方向相對施工區入口位置為L_A，車長為d_A，車速為V_A；非封閉即目標車道車輛B沿道路方向相對施工區入口位置為L_B，車長為d_B，速度為V_B；車輛A與目標車道后車的安全車距d_AF,與目標車輛前車的安全車距d_AL，車輛間安全車距為L_S；S_B和S_A分別為在T時間內車輛B和車輛A的移動距離；車輛A相對于車輛B移動的距離為S_AB；

其特征在于：該方法包括以下工作流程：

步驟一、施工區入口路側設備通過車路通信以10次/秒的頻率向即將進入施工區的車輛發送施工區預警信息，包括施工區入口位置、封閉車道信息、封閉時間及對車輛提示注意前方有施工區域預警信息；

步驟二、車載終端實時采集車輛行駛信息，通過車車通信以10次/秒的頻率向周圍車輛發送信息，信息包括：位置、車輛長度、所在車道、速度、方向角、時間；

步驟三、車輛通過車路通信收到施工區發送的預警信息，車載終端根據施工區信息判斷自己的位置，如果車輛當前處于施工區過渡區域內L_A≤L_G，則預警駕駛人員前方有施工區，注意安全；如果車輛當前處于封閉車道，則提醒駕駛人員向鄰近非封閉車道變道，執行步驟四；否則，返回步驟二；

步驟四、計算判斷目標車道換道空間是否有車輛存在，如果目標車道換道空間有車輛存在，則對車輛變道合流有影響，需要進一步判斷，執行步驟五；否則，變道車輛向目標車道換道合流；

變道車輛A通過車車通信獲取目標車道換道空間范圍內的車輛信息，判斷車輛A的換道空間，以車輛A的位置以基準進行判斷，如果車輛B存在L_A-d_A-d_AF≤L_B≤L_A+d_AL，則需要進一步判斷，執行步驟五；否則，變道合流；

步驟五、計算判斷是否需要對目標車道換道空間內車輛進行協調控制；如果目標車道車輛在施工區入口前能夠讓出換道空間，則不進行協調控制；這樣做到最大限度的減少對正常車流的影響；否則，需要進行協調控制，執行步驟六；

變道車輛根據自身和目標車道換道空間內車輛所處的位置、行駛速度信息，結合距施工區入口的距離進行計算；在施工區入口前一定距離內如果目標車道車輛在正常駕駛條件下相對變道車輛的移動距離大于兩車的安全車距S_B-S_A-d_B-(L_B-L_A)＝L_B-V_A·L_B/V_B-d_B-(L_B-L_A)≥L_S，即如果車輛B車速滿足目標車道車輛可以為換道車輛空出換道空間，則不需要對目標車道換道空間車輛進行協調控制；

步驟六、計算判斷是否可以通過對目標車道車輛協調控制實現變道車輛匯入合流，即目標車道車輛在當前行駛狀態下通過協調控制是否滿足讓出換道空間的要求；如果當前車速滿足，則計算最佳建議速度，對目標車道車輛進行協調控制；否則，執行步驟七；

對目標車道車輛進行協調控制的判斷原則是目標車道車輛在施工區入口前能否通過正常駕駛行為改變讓出換道空間；在目標車道車輛車速較快的一些情況下，難以通過正常的車速調整在施工區入口前讓出換道空間，如果采用劇烈的車速調整則容易引起安全隱患；因此需要判斷當前的目標車道車輛速度是否滿足協調控制的條件；

在施工區入口前，車輛A相對于車輛B移動的距離為S_AB，S_AB＝S_A+(L_B-L_A)-S_B-d_A，其中，將S_AB和L_S進行比較，如果S_AB大于或等于安全距離S_AB≥L_S，則通過協調控制在車輛A到達施工區入口前車輛B能夠為車輛A空出換道空間，根據速度公式V_BT＝V_B+α_BT，計算車輛B在T時間所要達到的速度V_BT，通過語音或文字提示駕駛人員減少到V_BT；否則執行步驟七；

步驟七、計算判斷是否可以通過對變道車輛協調控制實現變道車輛匯入合流，即變道車輛在當前行駛狀態下通過協調控制是否滿足匯入換道空間的要求；如果當前車速滿足，則計算最佳建議速度，對變道車輛進行協調控制；否則返回執行步驟四；

通過前面步驟的計算判斷，目標車道車輛不能滿足為變道車輛提供換道空間的條件，即通過對目標車道進行車輛協調控制來實現變道車輛順利換道合流；所以在本步驟中采取對變道車輛進行協調控制；

車輛A相對于車輛B移動的距離為S_AB，S_AB＝S_B-S_A-d_B-(L_B-L_A)，其中將S_AB和L_S進行比較，如果S_AB大于安全距離，S_AB≥L_S，則通過協調控制在車輛B到達施工區入口前車輛A能夠調整匯入換道空間；根據速度公式V_AT＝V_A+α_AT，計算車輛A在T時間所要達到的速度V_AT，通過語音或文字提示駕駛人員減少到V_AT。