基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法技术

本发明专利技术提出一种基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，首先基于协调干道原有绿波协调方案，并根据车流量信息参数及初始检测路段上目标车队的驶入流量，计算绿灯时间增量，有利于提高协调交叉口的通行能力，降低目标车队驶入流量增加时路口的排队长度；根据目标车队的实际行驶速度，结合协调干道原有绿波协调方案的优化设计车速，计算协调交叉口的绿灯调整时间，有利于获得最大绿波带宽，最大程度地减少直行车辆的停车次数，根据绿灯调整时间，计算目标车队即将驶入的下一路段的优化设计车速，在信号配时的动态优化下，调整车辆驾驶行为，保证道路的通行效率。保证道路的通行效率。保证道路的通行效率。

【技术实现步骤摘要】
基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法


[0001]本专利技术涉及智能交通控制的
，更具体地，涉及一种基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法。

技术介绍

[0002]车路协同是指采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息交融的基础上，实现车路实时信息动态交互的优势实施车辆与道路之间的协同控制，以达到提升交通安全与通行效率的目的；绿波是指在指定的交通线路上，当规定好路段的车速后，要求信号控制机根据路段距离，把该车流所经过的各路口绿灯起始时间，做相应的调整，以确保该车流到达每个路口时，正好遇到"绿灯"。
[0003]近年来，基于车路协同的自动驾驶技术日趋成熟，自动驾驶落地工作正在有序推进。自动驾驶车辆在交通中占比达到一定程度时，必然会使得道路交通特征发生较大变化，在此情况下，如何更高效的实现交通协调控制是当前交通管理亟需解决的问题。传统的信号协调控制方法通常是针对特定条件的配时设计，难以通过及时、准确获取上游车流的情况动态优化配时方案，且与路段车流之间难以进行实时的信息反馈，因此难以保证绿波协调控制设计的整体效果，降低路段车流的驾驶体验，限制道路的通行效率。
[0004]2019年9月27日，中国专利技术专利(公布号：CN110288844A)中公开了一种基于车路通信的连续交叉口协同优化方法，该专利对高饱和状态下的车速控制进行了深入研究，适用于干线协调控制路段上任意相邻上下游交叉口，以交叉口群作为车路协同控制研究对象，建立了基于优化模型的交叉口信号相位优化流程，该专利主要面向信号灯相位调整，在保证干线上主方向车辆延误尽量减少的同时，提高交叉口信号协调效益，有效缓解干线上由于相位不协调导致的互相冲突的问题。

技术实现思路

[0005]为解决传统交通信号协调控制方案难以适应车路协同场景下的信号配时与车速动态优化匹配的问题，本专利技术提出一种基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，在信号配时的动态优化下，调整车辆驾驶行为，保证绿波协调方案对流量波动的动态匹配。
[0006]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术提出一种基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，所述方法至少包括：
[0008]S1.确定协调干道，所述协调干道设有若干个检测路段及若干个协调交叉口，一个检测路段对应一个协调交叉口，检测路段L
i
的末端与对应的协调交叉口I
i
相连；
[0009]S2.获取协调干道原有绿波协调方案，设置协调干道的车流量信息参数，设定初始检测路段L1，监测初始检测路段L1上目标车队的驶入流量Q；
[0010]S3.基于协调干道原有绿波协调方案，并根据车流量信息参数及初始检测路段L1上目标车队的驶入流量Q，计算各个协调交叉口的绿灯时间增量ΔG；
[0011]S4.根据协调干道原有绿波协调方案设置目标车队在检测路段L
i
‑1→
检测路段L
i
之间的优化设计车速v
I(i
‑1→
i)
，并初始化i＝2；
[0012]S5.监测检测路段L
i
上目标车队的实际行驶速度v
R(i
‑1→
i)
，考虑目标车队的实际行驶速度v
R(i
‑1→
i)
与优化设计车速v
I(i
‑1→
i)
之间的差异，计算协调交叉口I
i
的绿灯调整时间Δg
i
以及绿灯时间总增量ΔGg；
[0013]S6.计算目标车队进入检测路段L
i+1
的优化设计车速v
’
I(i
→
i+1)
；
[0014]S7.判断协调交叉口I
i
是否为协调干道的最后一个协调交叉口，若是，信号配时与车速动态协调控制优化结束；否则，令i的值增加1，返回步骤S5。
[0015]在本技术方案中，基于协调干道原有绿波协调方案，并根据车流量信息参数及初始检测路段上目标车队的驶入流量，计算得到绿灯时间增量，有利于提高协调交叉口的通行能力，能够有效降低目标车队驶入流量增加时路口的排队长度，此外，根据目标车队的实际行驶速度，结合协调干道原有绿波协调方案的优化设计车速，计算协调交叉口的绿灯调整时间，有利于获得最大绿波带宽，能够最大程度地减少直行车辆的停车次数，根据绿灯调整时间，计算目标车队即将驶入的下一路段的优化设计车速，在信号配时的动态优化下，调整车辆驾驶行为以使得车辆贯穿各路口相位绿灯中心时刻点，保证道路的通行效率。
[0016]优选地，步骤S1所述的协调干道双向实际间距相等，车辆在协调干道上双向行驶的车速相等。
[0017]优选地，步骤S2所述的协调干道原有绿波协调方案基于协调干道的双向实际间距、车队行驶车速、协调干道的各协调交叉口I
i
以及南北进口的绿信比分配要求得出，所述协调干道原有绿波协调方案中包括公共信号周期c、相位相序、相位差、优化设计车速。
[0018]优选地，步骤S2所述的协调干道的车流量信息参数包括：
[0019]协调干道各交叉口左转、直行与右转车辆比例参数；协调干道原有绿波协调方案的公共信号周期c；目标车队的驶入流量阈值Q
max
；清空上游左转、右转驶入车辆所需的时间t
c
；平均每辆车通过协调交叉口的时间t
d
。
[0020]优选地，初始检测路段上目标车队的驶入流量Q通过车流量监测模块监测。
[0021]优选地，步骤S3所述各个协调交叉口的绿灯时间增量ΔG的计算表达式为：
[0022][0023]其中，ΔQ表示目标车队的驶入流量Q与目标车队的驶入流量阈值Q
max
之差；G表示绿灯时间，k1与k2均表示系数；c为协调干道原有绿波协调方案的公共信号周期，表示动态优化方向相位在协调干道原有绿波协调方案下的绿灯时长；
[0024][0025][0026]其中，k
l
与k
r
分别表示该进口方向上车辆左转、右转比例，t
c
表示清空上游左转、右
转驶入车辆所需的时间，t
d
表示平均每辆车通过交叉口的时间。
[0027]在此，在各个协调交叉口采用绿灯时间增量的方式增加相位绿灯时间，提高驶入流量路口的通行能力，降低目标车队驶入流量增加时路口的排队长度。
[0028]优选地，各个协调交叉口的绿灯时间增量ΔG的增幅大小相等，保持协调干道原有绿波协调方案协调效果的稳定性。
[0029]优选地，协调交叉口I
i
的绿灯调整时间Δg
i
的表达式：
[0030][0031]其中，表示协调交叉口I...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，其特征在于，所述方法至少包括：S1.确定协调干道，所述协调干道设有若干个检测路段及若干个协调交叉口，一个检测路段对应一个协调交叉口，检测路段L
i
的末端与对应的协调交叉口I
i
相连；S2.获取协调干道原有绿波协调方案，设置协调干道的车流量信息参数，设定初始检测路段L1，监测初始检测路段L1上目标车队的驶入流量Q；S3.基于协调干道原有绿波协调方案，并根据车流量信息参数及初始检测路段L1上目标车队的驶入流量Q，计算各个协调交叉口的绿灯时间增量ΔG；S4.根据协调干道原有绿波协调方案设置目标车队在检测路段L
i
‑1→
检测路段L
i
之间的优化设计车速v
I(i
‑1→
i)
，并初始化i＝2；S5.监测检测路段L
i
上目标车队的实际行驶速度v
R(i
‑1→
i)
，考虑目标车队的实际行驶速度v
R(i
‑1→
i)
与优化设计车速v
I(i
‑1→
i)
之间的差异，计算协调交叉口I
i
的绿灯调整时间Δg
i
以及绿灯时间总增量ΔGg；S6.计算目标车队进入检测路段L
i+1
的优化设计车速v
’
I(i
→
i+1)
；S7.判断协调交叉口I
i
是否为协调干道的最后一个协调交叉口，若是，信号配时与车速动态协调控制优化结束；否则，令i的值增加1，返回步骤S5。2.根据权利要求1所述的基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，其特征在于，步骤S1所述的协调干道双向实际间距相等，车辆在协调干道上双向行驶的车速相等。3.根据权利要求2所述的基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，其特征在于，步骤S2所述的协调干道原有绿波协调方案基于协调干道的双向实际间距、车队行驶车速、协调干道的各协调交叉口I
i
以及南北进口的绿信比分配要求得出，所述协调干道原有绿波协调方案中包括公共信号周期c、相位相序、相位差、优化设计车速。4.根据权利要求3所述的基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，其特征在于，步骤S2所述的协调干道的车流量信息参数包括：协调干道各交叉口左转、直行与右转车辆比例参数；协调干道原有绿波协调方案的公共信号周期c；目标车队的驶入流量阈值Q
max
；清空上游左转、右转驶入车辆所需的时间t
c
；平均每辆车通过协调交叉口的时间t
d
。5.根据权利要求1所述的基于车路协同的信号配时与车速动态协调控制优化方法，其特征在于，初始检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘勇华，熊文华，郑淑鉴，胡少鹏，易斌，韦栋，张杰华，周沛，
申请(专利权)人：广州市交通规划研究院，
类型：发明
国别省市：