[發明專利]一種車路協同環境下交叉口信號-車輛軌跡協同控制方法

有效

• 申請號: 202010513586.7
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111710176B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 楊曉光;龍可可;馬成元;賴金濤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G08G1/08
• 分類號: G08G1/08;G08G1/095;G08G1/01;G08G1/0968;G06F30/20;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種車路協同環境下交叉口信號?車輛軌跡協同控制方法，包括：構建交叉口信號優化模型；構建車輛軌跡優化模型；分別求解交叉口信號優化模型和車輛軌跡優化模型，得到信號配時方案和車輛行駛軌跡，其中，車輛行駛軌跡包括車輛在進口道以及交叉口內部的位置及速度；交叉口信號機對應執行信號配時方案；車輛按照車輛行駛軌跡移動。與現有技術相比，本發明能夠根據不同交叉口尺寸特性，動態設計合理的綠燈間隔，避免綠燈間隔時間果斷導致的車輛沖突，以及綠燈間隔時間過長導致的有效綠燈時間的浪費；同時優化了車輛在進口道以及交叉口內部的行駛軌跡，從而保障信號切換期間安全性，以此有效提高了交叉口通行效率和安全性。

技術領域

本發明涉及智能交通控制技術領域，尤其是涉及一種車路協同環境下交叉口信號-車輛軌跡協同控制方法。

背景技術

在網聯環境下，V2I(vehicle-to-infrastructure，車輛對基礎設施)通信系統可以為交叉口控制提供更多詳細數據：包括車輛位置、速度等，這些數據均可用于交叉口信號配時的優化。在交叉口信號控制過程中，綠燈間隔是一個重要的參數。綠燈間隔是指在信號控制交叉口中，相互沖突的兩股交通流從失去通行權的上一股交通流綠燈結束時刻，到得到通行權的下一股交通流綠燈開始之間的時間間隔。

設置綠燈間隔的目的是為了避免上一相位黃燈末期進入交叉口的車輛與下一相位綠燈啟亮時進入交叉口的車輛相撞。綠燈間隔對交叉口的安全性具有決定性影響。統計表明，我國城市道路平面交叉口范圍內90％的事故發生在綠燈間隔期間。同時，綠燈間隔對交叉口的效率也有影響，過長的綠燈間隔會導致無效綠燈時長的浪費，降低交叉口效率。現有國內外研究人員針對車路協同環境下的交叉口控制提出了很多解決方案，但大多采用簡化綠燈間隔設置的方式，比如將綠燈間隔設為3s或4s，這種方式盡管能夠在一定程度上提高交叉口通行效率，但容易引發車輛沖突，尤其是在交叉口信號切換期間，更加容易發生車輛安全事故。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種車路協同環境下交叉口信號-車輛軌跡協同控制方法，以提高交叉口通行效率，同時保證交叉口車輛通行的安全性。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種車路協同環境下交叉口信號-車輛軌跡協同控制方法，包括以下步驟：

S1、構建交叉口信號優化模型，該交叉口信號優化模型的目標函數為車輛平均延誤最小化，約束條件包括：綠燈時長約束、綠燈間隔約束、車輛到達停車線狀態約束以及車輛通過交叉口約束；

S2、構建車輛軌跡優化模型，該車輛軌跡優化模型的目標函數為車輛油耗最小化，約束條件包括：車輛動力學約束、車輛速度約束、車輛加速度約束、車輛距離約束以及車輛通過停車線狀態約束；

S3、分別求解交叉口信號優化模型和車輛軌跡優化模型，得到信號配時方案和車輛行駛軌跡，所述車輛行駛軌跡包括車輛在進口道以及交叉口內部的位置及速度；

S4、將信號配時方案發送給交叉口信號機，由交叉口信號機對應執行信號配時方案；

將車輛行駛軌跡發送給車輛，車輛按照車輛行駛軌跡移動。

進一步地，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、獲取進口道車輛當前狀態數據，計算車輛最早到達停車線的時間以及車輛通過停車線的預測速度；

S12、根據不同交叉口的尺寸特性，計算對應的綠燈間隔；

S13、結合步驟S11和步驟S12中計算得到的數據，分別設置以車輛平均延誤最小化為優化目標的目標函數、綠燈時長約束、綠燈間隔約束、車輛到達停車線狀態約束以及車輛通過交叉口約束，完成交叉口信號優化模型的構建。

進一步地，所述步驟S11中進口道車輛當前狀態數據包括車輛當前速度和車輛當前在通信區內行駛的距離。