[發(fā)明專利]一種車路協(xié)同環(huán)境下交叉口柵格化信號相位時長計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710644319.1
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107248297B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張健;董書洋;冉斌;冒培培
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G06Q50/30
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種車路協(xié)同環(huán)境下交叉口柵格化信號相位時長計算方法，所述的交叉口柵格化指在交叉口內(nèi)部，根據(jù)各個進口道車道線的延伸線將交叉口內(nèi)部空間劃分為多個柵格，將沖突點按其位置分配入對應(yīng)的柵格中，含有沖突點的柵格稱為沖突格，具體步驟如下，其特征在于：

1)在車路協(xié)同環(huán)境中，車輛可通過車車通信和車路通信與周邊車輛與路側(cè)設(shè)施進行數(shù)據(jù)和信息的交換，同時利用所得到的車輛實時坐標(biāo)、行駛速度、加速度數(shù)據(jù)對車輛進行較為精確的控制；

步驟1)中數(shù)據(jù)與信息交換內(nèi)容包含車隊長度l、車隊包含車輛數(shù)N_i、車隊中車輛間距h、車隊之間的間距H_i、車輛停車間距Δh、車隊運行速度v_i、車隊行駛加速度a_i、車隊頭車坐標(biāo)、車隊排隊狀態(tài)與車輛啟動延誤時間等，在交叉口所連接的各方向城市道路上行駛車輛須嚴(yán)格遵守交通規(guī)則，包括城市道路最高限速v_max、最低限速v_min、最大加速度a_max、最大減速度a_min及行駛最小安全間距要求，且車輛以車隊形式行駛時，車隊中的車輛通過車路協(xié)同以相同的速度協(xié)同行駛，隊列中的車頭間距不小于車輛行駛的安全車頭間距；

2)通過運用交叉口柵格化，計算獲得車輛隊列能夠避免沖突、安全迅速通過交叉口沖突點所用時間并以此作為信號控制相位時間長度的計算依據(jù)；

步驟2)中將交叉口內(nèi)部空間劃分為多個柵格并將沖突點分配入其中，以不可拆分車輛隊列不發(fā)生沖突地安全通過為前提，以提高交叉口處交通運行效率為目的的相位時長計算方法如下：

設(shè)單點交叉口為十字交叉口，東西向道路與南北向道路均為雙向六車道，相位安排為四相位模式：

相位一：放行南北方向直行車隊；

相位二：放行南北方向左轉(zhuǎn)車隊；

相位三：放行東西方向直行車隊；

相位四：放行東西方向左轉(zhuǎn)車隊；

由于右轉(zhuǎn)車輛未與其他車隊產(chǎn)生沖突點，因此對于右轉(zhuǎn)車輛采用隨到隨放的放行方式，以下說明以南進口道與東進口道直行與左轉(zhuǎn)車隊為關(guān)鍵車流代表車隊進行說明，對于相位i,i＝1,2,3,4而言，其放行總時間長度為從上一相位或上一周期所要放行的車輛隊列全部通過交叉口沖突格開始，到該相位所放行的車隊的末車隊尾車完全駛離沖突格所用總時間，記為t_i；相位i的黃燈時長為所放行的末車隊尾車從到達(dá)停車線到完全駛離沖突格所用時間，記為A_i，則相位i的綠燈時長

1)當(dāng)某一相位放行方向的i個車隊到達(dá)交叉口停車線時，上一周期上一相位車輛已經(jīng)放行完畢，此時不需停車排隊，可直接放行，相位時間參數(shù)計算如下：

相位放行時間：

其中：

t₁-相位放行時間，s

x_A-進口道停車線到?jīng)_突格離開邊界的距離，m

ΔL-上一周期/上一相位結(jié)束時本相位首車隊首車距離停車線的距離，m

L_k-車隊k的長度，m

H_k-車隊k尾車與車隊k+1首車之間的距離，m

v₁-車隊行駛車速，m/s

黃燈時間：

其中：

A₁-相位黃燈時間，s

x_A-進口道停車線到?jīng)_突格離開邊界的距離，m

l-車輛平均長度，m

v₁-車隊行駛車速，m/s

綠燈時間：

其中：

-相位綠燈時間，s

其他符號含義同上

2)當(dāng)某相位的i個車隊到達(dá)進口道停車線時，上一周期/上一相位車輛仍未放行完畢，造成此i個車隊全部停車等待；

排隊長度計算：

其中：

P₀-排隊車輛長度,m

l-車輛平均長度,m

Δh-停車時車輛之間的安全間距,m

N_k-第k個車隊車輛數(shù)

運動時間計算：

其中：

x_加-車輛加速啟動行駛距離,m

x_勻-車輛勻速運動行駛距離,m

P₀-車輛排隊長度,m

x_A-車隊由進口道停車線到?jīng)_突格離開邊界的距離,m

a₁-車隊中車輛啟動加速度,m/s²

v₁-車隊行駛車速,m/s

相位放行時間：

其中：

t_start-啟動損失時間,s；

綠燈時間：第i個車隊尾車從排隊末尾P₀處駛至停車線所用時間；

黃燈時間：

3)當(dāng)某一相位放行方向的i個車隊到達(dá)進口道停車線時，上一周期/上一相位車輛仍未放行完畢，造成此i個車隊部分停車等待；

設(shè)此i個車隊中，前r個車隊為排隊車隊F₁,F₂,...,F_r，后i-r個車隊為不排隊車隊F_r+1,F_r+2,...,F_i；

排隊長度：

此時第i個車隊尾車距離停車線的距離為：

相位放行時間：第i個車隊尾車從當(dāng)前位置行駛至完全離開沖突格所用時間；

黃燈時間：第i個車隊尾車從進口道停車線行駛至完全離開沖突格所需時間；

綠燈時間：

3)當(dāng)某一相位放行車隊最后一輛車駛離本方向車輛軌跡與下一相位車輛軌跡沖突點所在的沖突格后，便可放行下一方向車輛隊列，從而能夠充分利用交叉口內(nèi)部時空資源，有效提高交叉口處的交通運行效率。