一种车路协同交叉口车流冲突消解方法技术

本发明专利技术公开了一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，通过车载单元和路侧单元对交叉口全时空动态交通信息进行实时采集，交叉口控制中心对接收到的交通数据信息进行融合处理，为车辆提供驾驶行为建议，使车辆在调控区内提前调整行车状态，控制与前方车辆之间的距离至最优间隙，并保持该状态匀速驶入缓冲区和交叉口，使冲突方向的车流能够利用该间隙交替穿插通过交叉口冲突区，从而实现冲突消解。本发明专利技术能够使车辆不再受限于传统信号灯的控制，减少交通信号控制对车辆产生的固定延误，在保证行车安全的前提下，大幅提高交叉口通行能力与车辆通行效率，实现交叉口时空资源的充分利用。实现交叉口时空资源的充分利用。实现交叉口时空资源的充分利用。

【技术实现步骤摘要】
一种车路协同交叉口车流冲突消解方法


[0001]本专利技术涉及道路交叉口车辆控制
，尤其涉及一种车路协同交叉口车流冲突消解方法。

技术介绍

[0002]交叉口作为车流汇集、转向和疏散的枢纽节点，是道路交通冲突的集中之处，也是城市道路交通设计与组织管理的重点。因此，高效合理的交叉口车流冲突消解策略是解决城市交通拥堵问题的关键所在，同时也是制约城市交通运行效率和道路交叉口通行能力的瓶颈。
[0003]现有技术下，为保证车辆安全和行车通畅，交叉口普遍采用“红灯停，绿灯行”的信号灯控制方式来引导各向车辆有序通行。在此控制方式下，交叉口冲突车流中的一方通过停车避让为另一方提供安全通行空间，从而达到冲突消解的目的。但显然，这种冲突消解方法无法在信号配时上做到分秒必争，亦无法在交通渠化上做到寸土必争，因此使得交叉口中存在一定的空闲时间和空闲面积，从而造成交叉口时空资源的浪费。
[0004]车路协同环境下，聪明的车与智能的路之间能够进行实时的信息交互，并对道路全时空动态交通信息进行广泛采集与融合处理。在此技术支持的基础上，交叉口区域的车辆之间能够通过信息感知与交互共享，开展车辆主动控制和道路协同管理，从而实现更加智能化、自主化的车流冲突消解，使得交叉口的所有车辆能够始终处于有序、高效的运行状态，达到保障行车安全、提高通行效率的管控效果。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，使交叉口车辆通过提前调整行车状态，控制与前方车辆之间的距离至最优间隙，从而使冲突方向的车流能够交替穿插通过交叉口冲突区，实现冲突消解。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：
[0007]一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，将道路交叉口衔接路段按不同距离划分为变道区、调控区、和缓冲区三个功能区，在不同功能区范围内，车载单元、路侧单元与交叉口控制中心各自执行相应的信息交互；
[0008]所述变道区内的各车道中设有左转、直行、右转道路标线，各车辆驶入所述变道区后按行驶需求提前变换至对应的导向车道；
[0009]所述调控区内的所有车辆禁止变道与超车，各车辆在驶入所述调控区时接收到所述交叉口控制中心发出的指令信号，调整当前行车速度，控制与前方车辆之间的距离至最优间隙；
[0010]所述缓冲区内的所有车辆均保持匀速状态行进，各车辆在驶入所述缓冲区后均已达到所述交叉口控制中心指令要求的行车状态，与前方车辆之间保持着特定的最优间隙；
[0011]所述车载单元将车辆信息与行驶状态信息实时传送至交叉口控制中心，包括车辆
尺寸、车辆位置、行驶时间、行驶速度、加速度、行驶方向，同时接收交叉口控制中心发送的指令信息，对车辆运行状态进行调控；
[0012]所述路侧单元对各功能区内的道路环境状况进行实时感知监测，并将相关数据信息实时传送至交叉口控制中心，包括各车道的车流量、车道占有率、车辆行车轨迹、车道宽度、路面湿滑状态；
[0013]所述交叉口控制中心接收所述车载单元和所述路侧单元采集到的所有交通数据信息，进行信息融合处理，针对不同车辆的行进方向确定所述车辆在交叉口的冲突区位置，计算所述车辆在交叉口的各冲突区域范围，结合车辆与冲突方向车辆的行驶状态信息计算所述车辆与前车之间需要保持的最优间隙，并将最优间隙指令信息实时发送至各车辆的车载单元。
[0014]作为本专利技术进一步的优选，交叉口左转、直行、右转车道均为独立车道，车辆在进入交叉口前后不允许进行合流与分流，车辆在交叉口通行过程中，均是沿各车道中心线行驶；交叉口衔接路段所述变道区长度设为300m，所述调控区长度设为500m，所述缓冲区长度设为 200m，当然，各功能区的长度范围可根据不同交叉口的实际交通情况进行规划调整，但应保证车辆能够在各功能区内完成相应的驾驶操作；所述路侧单元以10m的均匀间隔布设于各功能区道路两侧和交叉口四周区域，实现对交叉口所有通行车辆进行全时空、低延时、高可靠的实时信息感知。
[0015]作为本专利技术进一步的优选，车路协同交叉口车流冲突消解方法具体为：
[0016]车辆驶入交叉口变道区后，按照所述车辆的行驶需求提前变换至对应的导向车道，控制中心根据所述车辆与其他车辆的行车轨迹方向，判断所述车辆在交叉口内是否存在交通冲突。若无冲突存在，位于调控区的车辆按照控制中心指令快速行进，在无冲突干扰条件下安全通过交叉口；若有冲突存在，控制中心对所述车辆在交叉口内的冲突区位置进行识别感知，分别计算出所述车辆在各个冲突区上对应的行车间隙，取其中最大的行车间隙值作为所述车辆与前车之间应当保持的最优间隙，并将该最优间隙值反馈予所述车辆的车载单元。所述车辆在接收到控制中心指令信息后，在调控区内调整当前行车速度，控制与前车之间的距离至最优间隙，并保持该状态匀速驶入缓冲区和交叉口。所述车辆以最优间隙驶入交叉口时，所述车辆的冲突方向车辆能够利用该间隙从冲突区中安全穿过，从而实现冲突消解。
[0017]作为本专利技术进一步的优选，车辆在交叉口内的冲突区位置确定方法具体为：
[0018]以WL方向为例，在交叉口内与WL方向车辆存在冲突关系的导向车道分别为SL、NS、 ES、NL四个方向；以WS方向为例，在交叉口内与WS方向车辆存在冲突关系的导向车道分别为NS、SL、EL、SS四个方向。当车辆在变道区内驶入到对应的导向车道后，控制中心根据接收到的交通数据信息，判断所述车辆冲突方向的导向车道在变道区至交叉口区域内是否存有车辆，若存有车辆，该冲突方向与所述车辆行车轨迹的重叠区域即为冲突区，从而运用GPS定位识别和电子地图即可确定冲突区的地理位置信息。
[0019]作为本专利技术进一步的优选，车辆与前车之间需要保持的最优间隙的计算方法如下：
[0020]假设车辆V
i
和车辆V
i+1
为方向D1上的通行车辆，车辆V
j
和车辆V
j+1
为与方向D1相冲突的方向D2上的通行车辆，车辆通过冲突区的顺序为：车辆V
i
→
车辆V
j
→
车辆V
i+1
→
车辆
V
j+1
，且当车辆V
i
完全驶离冲突区时，冲突方向的车辆V
j
恰好开始进入冲突区；当车辆V
j
完全驶离冲突区时，冲突方向的车辆V
i+1
恰好开始进入冲突区，即冲突方向两条车流中的车辆能够交替穿插通过冲突区，从而实现交叉口冲突消解。
[0021]设定：U
i
‑
i+1
表示方向D1上车辆V
i
和车辆V
i+1
之间需要保持的行车间隙；U
j
‑
j+1
表示冲突方向D2上车辆V
j
和车辆V
j+1
之间需要保持的行车间隙；l1表示冲突区对方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，其特征在于，将道路交叉口衔接路段按不同距离划分为变道区、调控区、和缓冲区三个功能区，在不同功能区范围内，车载单元、路侧单元与交叉口控制中心各自执行相应的信息交互；所述变道区内的各车道中设有左转、直行、右转道路标线，各车辆驶入所述变道区后按行驶需求提前变换至对应的导向车道；所述调控区内的所有车辆禁止变道与超车，各车辆在驶入所述调控区时接收到所述交叉口控制中心发出的指令信号，调整当前行车速度，控制与前方车辆之间的距离至最优间隙；所述缓冲区内的所有车辆均保持匀速状态行进，各车辆在驶入所述缓冲区后均已达到所述交叉口控制中心指令要求的行车状态，与前方车辆之间保持着特定的最优间隙；所述车载单元将车辆信息与行驶状态信息实时传送至交叉口控制中心，包括车辆尺寸、车辆位置、行驶时间、行驶速度、加速度、行驶方向，同时接收交叉口控制中心发送的指令信息，对车辆运行状态进行调控；所述路侧单元对各功能区内的道路环境状况进行实时感知监测，并将相关数据信息实时传送至交叉口控制中心，包括各车道的车流量、车道占有率、车辆行车轨迹、车道宽度、路面湿滑状态；所述交叉口控制中心接收所述车载单元和所述路侧单元采集到的所有交通数据信息，进行信息融合处理，针对不同车辆的行进方向确定所述车辆在交叉口的冲突区位置，计算所述车辆在交叉口的各冲突区域范围，结合车辆与冲突方向车辆的行驶状态信息计算所述车辆与前车之间需要保持的最优间隙，并将最优间隙指令信息实时发送至各车辆的车载单元。2.如权利要求1所述的一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，其特征在于，交叉口左转、直行、右转车道均为独立车道，车辆在进入交叉口前后不允许进行合流与分流，车辆在交叉口通行过程中，均是沿各车道中心线行驶；交叉口衔接路段所述变道区长度设为300m，所述调控区长度设为500m，所述缓冲区长度设为200m，当然，各功能区的长度范围可根据不同交叉口的实际交通情况进行规划调整，但应保证车辆能够在各功能区内完成相应的驾驶操作；所述路侧单元以10m的均匀间隔布设于各功能区道路两侧和交叉口四周区域，实现对交叉口所有通行车辆进行全时空、低延时、高可靠的实时信息感知。3.如权利要求1所述的一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，其特征在于，车辆驶入交叉口变道区后，按照所述车辆的行驶需求提前变换至对应的导向车道，控制中心根据所述车辆与其他车辆的行车轨迹方向，判断所述车辆在交叉口内是否存在交通冲突。若无冲突存在，位于调控区的车辆按照控制中心指令快速行进，在无冲突干扰条件下安全通过交叉口；若有冲突存在，控制中心对所述车辆在交叉口内的冲突区位置进行识别感知，分别计算出所述车辆在各个冲突区上对应的行车间隙，取其中最大的行车间隙值作为所述车辆与前车之间应当保持的最优间隙，并将该最优间隙值反馈予所述车辆的车载单元。所述车辆在接收到控制中心指令信息后，在调控区内调整当前行车速度，控制与前车之间的距离至最优间隙，并保持该状态匀速驶入缓冲区和交叉口。所述车辆以最优间隙驶入交叉口时，所述车辆的冲突方向车辆能够利用该间隙从冲突区中安全穿过，从而实现冲突消解。4.如权利要求3所述的一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，其特征在于，车辆在交
叉口内的冲突区位置确定方法具体为：以WL方向为例，在交叉口内与WL方向车辆存在冲突关系的导向车道分别为SL、NS、ES、NL四个方向；以WS方向为例，在交叉口内与WS方向车辆存在冲突关系的导向车道分别为NS、SL、EL、SS四个方向。当车辆在变道区内驶入到对应的导向车道后，控制中心根据接收到的交通数据信息，判断所述车辆冲突方向的导向车道在变道区至交叉口区域内是否存有车辆，若存有车辆，该冲突方向与所述车辆行车轨迹的重叠区域即为冲突区，从而运用GPS定位识别和电子地图即可确定冲突区的地理位置信息。5.如权利要求3所述的一种车路协同交叉口车流冲突消解方法，其特征在于，车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘福全，张游，张丽霞，杨晓霞，杨金顺，陈德启，李昕光，李敏，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：