[發明專利]車路協同環境下交叉口可變導向車道功能變換方法

有效

• 申請號: 201810855042.1
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN108831166B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 鹿應榮;范越;丁川;王云鵬;魯光泉;陳鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08;G06Q10/04;G06Q50/30
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1.車路協同環境下交叉口可變導向車道功能變換方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取交通參數數據：

車路協同環境下可實時獲取各交通參數，包括車流量、車輛速度、車輛位置、車輛加速度及車輛預期行駛方向；

2)計算各轉向飽和度：其中q_i-i轉向車流的單車道車流量，單位為當量交通/小時；CAP_i-i轉向車流的通過能力，單位為當量交通量/小時；

3)根據左轉及直行車流飽和度確定不同的策略：

美國的《通行能力手冊》將道路的服務水平根據飽和度指標的不同分為六級，我國則根據飽和度值將道路擁擠程度、服務水平分為以下四級：(一)一級服務水平：道路交通順暢、服務水平好，飽和度介于0-0.6之間；(二)二級服務水平：道路稍有擁堵、服務水平較高，飽和度介于0.6-0.8之間；(三)三級服務水平：道路擁堵、服務水平較差，飽和度介于0.8-1.0之間；(四)四級服務水平：道路嚴重擁堵、服務水平極差，飽和度大于1.0；基于我國從道路飽和度的分類出發，選取飽和度為0.8作為一個分界線，當車道飽和度低于0.8時，認為車道順暢，當飽和度高于0.8時，認為車道擁堵；因此針對某交叉口，當左轉、直行車流飽和度均小于0.8時，僅對車輛進行普通速度誘導；當直行車流飽和度小于0.8而左轉車流飽和度大于0.8時，對直行車輛進行普通速度誘導而對左轉車輛進行適用于高飽和度的速度誘導，同時調整信號配時以降低左轉車流飽和度，若經過速度誘導和信號配時優化后左轉及直行車流飽和度均小于0.8，則不改變可變車道，否則改變可變導向車道功能；當左轉、直行車流飽和度均大于0.8時，僅對車輛進行適用于高飽和度的速度誘導；

4)普通車速誘導：

當車輛到達交叉口區域時信號為綠燈時，目標為使車輛在當前綠燈相位期間通過交叉口，假設車輛初始速度為v₀，車輛距離交叉口距離為L₀時開始進行速度誘導，車輛需加速至v₁才能在綠燈結束前通過交叉口，設車輛加速度為a_加，則車輛加速時間為：

車輛勻速時間為：

若t_g剩≥t_加+t_勻且v₁≤v_max，

式中：t_g剩—綠燈剩余時間；

v_max—車輛行駛最大限速；

則車輛加速行駛至交叉口，否則車輛以v₀勻速行駛；

當車輛到達交叉口區域時信號為紅燈時，若車輛以v₀勻速行駛可在下一綠燈相位結束前通過交叉口，即：

式中：t_r剩—紅燈剩余時間；

t_g—當前相位綠燈時間；

則車輛以v₀勻速行駛通過交叉口；

當車輛到達交叉口區域時信號為紅燈時，若車輛以v₀勻速行駛無法在下一綠燈相位結束前通過交叉口，車輛需加速至v₁才能在綠燈結束前通過交叉口，則車輛加速時間為：

車輛勻速時間為：

若t_r剩+t_g≥t_加+t_勻且v₁≤v_max，

則車輛加速行駛至交叉口，否則車輛以v₀勻速行駛；

5)適用于高飽和度的速度誘導

將本車流綠燈相位按照車路協同環境下可實現的最小車頭時距均等分配給每一輛車，保證車輛在分配的綠燈時間內通過交叉口；

假設車輛初始速度為v₀，本車流綠燈相位能分配的最后一輛車距交叉口距離為L'，車輛需加速至v₁才能在綠燈結束前通過交叉口，設車輛加速度為a_加，以最后一輛車為例：

車輛加速時間為：

車輛勻速時間為：

若t_r剩+t_g-t_g剩＝t_加+t_勻且v₁≤v_max，

則車輛加速行駛至交叉口，否則車輛以v₀勻速行駛；

6)信號配時優化：

考慮變周期情況，從綠燈時長出發，分別考慮每一相位綠燈時長，最后四個綠燈相位綠燈時長之和加損失時間即為周期，且周期需介于最大最小周期之間，飽和度高的車流相位綠燈時長包括初始綠燈時長+綠燈延長時間，這里的初始綠燈時長就是不優化信號時的綠燈時長，綠燈延長時長的目標為L₀區間最后一輛車在綠燈內通過，其它車流綠燈時長同理，只是綠燈延遲時長這一項可以為負值；

設L₀區間最后一輛車加速時間為t_加，勻速時間為t_勻，則

t_g延＝t_加+t_勻-t_r剩-t_g (8)

式中：t_g延—綠燈延長時間；

式中：t_g—綠燈時長；

且綠燈時長需介于最大最小綠燈時長之間，即：

t_gmin≤t_g+t_g延≤t_gmax (9)

7)判斷是否變換車道屬性：

當左轉、直行車流飽和度均小于0.8時，僅對車輛進行普通速度誘導，不調整信號配時，不變換車道功能；

當直行車流飽和度小于0.8而左轉車流飽和度大于0.8時，對直行車輛進行普通速度誘導而對左轉車輛進行適用于高飽和度的速度誘導，同時調整信號配時以降低左轉車流飽和度，若經過速度誘導和信號配時優化后左轉及直行車流飽和度均小于0.8，則不改變可變車道，否則改變可變導向車道功能；

當左轉、直行車流飽和度均大于0.8時，僅對車輛進行適用于高飽和度的速度誘導，不調整信號配時，不變換車道功能。