[发明专利]车路协同环境下交叉口可变导向车道、信号灯及车辆轨迹协同优化方法

说明书

本发明公开了一种车路协同环境下可变导向车道与信号灯、车辆轨迹的协同优化模型，优化目标为最小化所有车辆在交叉口的通行时间，具体包括：在智能交叉口控制系统检测到车辆位置、速度、加速度、车辆数等信息后，对车辆轨迹进行优化，同时会依据当前交叉口的道路及交通条件，对可变导向车道的类型进行判定，同时调整交叉口信号配时方案，实现可变导向车道、车辆轨迹及信号灯三者协同优化，以达到减小交叉口总延误、提高通行能力的目的。

技术领域

本发明属于道路交通控制领域，具体涉及车路协同环境下交叉口可变导向车道、信号灯及车辆轨迹三者协同优化。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市小汽车的保有量也急剧增加，随之也带来了许多交通问题，例如交通拥堵严重，交通事故频发等。而城市交叉口往往又是造成交通拥堵的关键节点，同时也是事故多发之地，因此对交叉口进行控制及优化以提高交叉口通行效率、减少车辆在交叉口的通行延误是非常必要的。

可变导向车道是一种动态的交通管理与控制方法，它可以根据实时交叉口进口道不同流向的车流量进行车道的动态变化，以适应交通流量的变化。在车路协同环境下，可以实现对车辆的轨迹控制与优化，也可以实现对交叉口信号灯的配时调控，因此考虑在车路协同环境下，将可变导向车道、车辆轨迹及信号配时三者协同优化，以最大化交叉口车辆通行效率，降低车辆通行时间。

因此本发明基于车路协同环境，结合可变导向车道、车辆轨迹及信号配时优化，提出了交叉口可变导向车道优化的方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种车路协同环境下基于可变导向车道的车辆轨迹及信号配时优化方法，在可变导向车道的基础上，协同车辆轨迹及信号配时，使交叉口进口道各流向车流饱和度控制在一定范围，减少不同车流不均衡现象的发生，同时减少交叉口延误，以提高交叉口的通行能力。

本发明采用的技术方案为：车路协同环境下交叉口可变导向车道、信号灯及车辆轨迹协同优化方法，具体包括：

1)收集车辆数据

将交叉口分为两个区域，分别为区域一和区域二，当车辆进入区域二时，智能交叉口控制系统会接收到车辆的位置、速度、加速度信息，基于这些信息，车辆将形成不同的队列；当车辆进入区域一时，智能交叉口控制系统会对车辆轨迹进行控制，同时会结合当前交叉口各进口道不同转向车辆所占车道数以及车辆数对信号灯进行优化；

2)确定优化目标

假设一个四进口道交叉口，i代表交叉口第i个进口道，i＝1,2,3,4；m代表车流转向，m＝1代表左转车流，m＝2代表直行车流，m＝3代表右转车流；则设P(i，m)代表交叉口进口道某股车流；

优化目标为使每个P(i，m)都可以在绿灯时通过而无需在交叉口停止线等待通行，但是当多个P(i，m)距离停止线的距离都很近或多个P(i，m)到达停止线的时间间隔很短时，此优化目标无法实现，因此将优化目标设为最小化所有车辆的行程时间；

3)确定输入变量及决策变量