[發(fā)明專利]一種交叉口上游道路縱坡路段的預(yù)信號燈管控方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211060143.2
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115394097B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張衛(wèi)華;王昌勝;丁恒;施康;陳小慶;柏海艦;孫婷;韋絲平
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);安徽超遠信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G08G1/083
• 分類號: G08G1/083;G08G1/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種交叉口上游道路縱坡路段的預(yù)信號燈管控方法，所述交叉口為信號交叉口，所述信號交叉口的進口道與上游基本路段通過道路縱坡路段相銜接；所述道路縱坡路段由凹形豎曲線、基本縱坡段和凸形豎曲線三部分組成；所述上游基本路段與所述基本縱坡段通過凹形豎曲線相連接，所述基本縱坡段與所述信號交叉口進口道通過凸形豎曲線相連接；所述凹形豎曲線與所述上游基本路段的銜接點為凹形豎曲線的起點，所述凹形豎曲線與所述基本縱坡段的銜接點為凹形豎曲線的終點；所述凸形豎曲線與所述基本縱坡段的銜接點為凸形豎曲線的起點，所述凸形豎曲線與所述信號交叉口進口道的銜接點為凸形豎曲線的終點；其特征在于，所述預(yù)信號燈管控方法包括以下步驟：

步驟1確定車輛在道路縱坡路段的限速值v_limit；

步驟1.1利用式(1)計算根據(jù)所述凹形豎曲線的長度L_ao所確定的限速值v_ao；

式(1)中，Δ為坡度差；

步驟1.2利用式(2)和式(3)計算根據(jù)凸形豎曲線的長度L_tu所確定的限速值v_tu；

式(2)和式(3)中，D_tu為限速值v_tu下的停車視距，為道路路面與輪胎之間的縱向摩阻系數(shù)，i為凸形豎曲線的道路縱坡度，S₀為車輛最小安全距離；

步驟1.3利用式(4)確定車輛在道路縱坡路段的限速值v_limit；

v_limit＝min(v_ao,v_tu)????????????????????(4)

步驟2若v_limit≥v₀，則不需要設(shè)置限速牌，并令v_limit＝v₀；v₀表示上游基本路段的自由流速度；

若v_limit＜v₀，則利用式(5)計算距離l₁，從而在道路縱坡路段的上游與道路縱坡路段的起點處距離為l₁的位置設(shè)置限速牌；

式(5)中，a₁為車輛的舒適減速度；

步驟3利用式(6)計算車輛在道路縱坡路段上的最大速度v_max；

v_max＝v_limit+Δv???????????????????????????(6)

式(6)中，Δv表示車輛在道路縱坡路段上速度的波動范圍；

若v_max≤v_tu，則表示不需要在道路縱坡路段設(shè)置預(yù)信號燈，并結(jié)束流程；

若v_max＞v_tu，則表示需要在道路縱坡路段設(shè)置預(yù)信號燈，并執(zhí)行步驟4；

步驟4若α₂≥α_max，則在所述凹形豎曲線的起點處設(shè)置預(yù)信號燈；

若α₂＜α_max，則在所述凸形豎曲線的起點處設(shè)置預(yù)信號燈；其中，α₂為基本縱坡段的坡度值，α_max為車輛最大起步坡度值；

步驟5判斷是否需要開啟所述預(yù)信號燈；

步驟5.1利用式(7)、式(8)、式(9)分別計算車輛在限速值v_limit下的停車視距D_limit、車輛在道路縱坡路段上最大速度v_max下的停車視距D_max、車輛的停車視距差ΔD；

ΔD＝D_max-D_limit???????????????????????????(9)

步驟5.2獲取所述信號交叉口的上游基本路段的交通流量Q以及所述信號交叉口當(dāng)前信號周期T內(nèi)的紅燈時長R_T；

步驟5.3利用式(10)計算所述信號交叉口當(dāng)前信號周期T內(nèi)的最大排隊長度

式(10)中，l_c為車輛長度，w為車輛停車排隊時與前車的安全間距；

步驟5.4若則在當(dāng)前信號周期T內(nèi)不開啟所述預(yù)信號燈，并執(zhí)行步驟7；若則在當(dāng)前信號周期T內(nèi)開啟所述預(yù)信號燈，并執(zhí)行步驟6；其中，l₂為道路縱坡路段終點至下游信號交叉口的距離；

步驟6計算當(dāng)前信號燈周期T內(nèi)所述預(yù)信號燈中紅燈和綠燈的開啟時刻；

步驟6.1若l₂≥ΔD，則執(zhí)行步驟6.2、步驟6.3和步驟7；

若l₂＜ΔD，則執(zhí)行步驟6.4、步驟6.5和步驟7；

步驟6.2利用式(11)計算在當(dāng)前信號周期T內(nèi)所述預(yù)信號燈的紅燈開啟時刻與所述信號交叉口的紅燈開啟時刻之間的時間差t_R，從而使所述預(yù)信號燈在所述信號交叉口的紅燈開啟時間t_R后亮紅燈，以提醒后續(xù)到達的車輛在所述預(yù)信號燈前排隊等待；

步驟6.3利用式(12)計算在當(dāng)前信號周期T內(nèi)所述預(yù)信號燈的綠燈開啟時刻與所述信號交叉口的綠燈開啟時刻之間的時間差t_G1，并使所述預(yù)信號燈的綠燈相比所述信號交叉口綠燈提前時間t_G1開啟；

式(12)中，S為道路縱坡路段長度；a₂為車輛的舒適加速度；

步驟6.4在當(dāng)前信號周期T內(nèi)，令所述預(yù)信號燈的紅燈開啟時刻與所述信號交叉口紅燈開啟時刻一致；

步驟6.5利用式(13)計算在當(dāng)前信號周期T內(nèi)所述預(yù)信號燈的綠燈開啟時刻與所述信號交叉口的綠燈開啟時刻之間的時間差t_G2，并使所述預(yù)信號燈的綠燈相比所述信號交叉口綠燈提前時間t_G2開啟；

步驟7令T+1賦值給T后，返回步驟5.2順序執(zhí)行。