[发明专利]一种基于应急车道的交叉口优先控制方法

权利要求书

1.一种基于应急车道的交叉口优先控制方法，其特征在于，步骤包括：

步骤S1：将应急车辆EV前方车流分为排队、非排队状态，应用车辆轨迹方程来确定应急车道开启最早、最晚时刻T_Kmin和T_Kmax；

步骤S2：在应急车道开启最早、最晚时刻T_Kmin和T_Kmax之间取应急车道实际开启时刻T_K，根据T_K计算对应的车道内部车辆情况；

步骤S3：根据应急车道实际开启时刻T_K对应的交叉口信号灯状态，计算车道内部车辆清空所需绿灯时间；

步骤S4：通过应急车道所在路段的容量缩减以及其相交路段的绿灯时间缩减，根据饱和流率修正模型构建交叉口通行能力计算函数，并以优化期间交叉口通行能力最大作为优化目标，以T_K和ΔT为决策变量，以应急车辆不减速到达交叉口、应急车道开启后其他车辆禁止驶入为约束，建立应急车道开启时刻T_K以及信号优先开启时刻T_K+ΔT的组合优化模型；

步骤S5：计算获取应急车道、信号优先最优开启方案；

在上述步骤S1中，通过下式确定应急车道最早和最晚开启时刻，应急绿灯最小和最大开启时长：

式中，T_K为应急车道实际开启时刻；T₀为起始时刻，即应急车辆发送优先请求，T_end为结束时刻，即应急车辆到达交叉口；Q_i为进口道i的驶入率，其中i为自然数，表示进出道的标识；M为车道数；为进口道i车道j的原有车辆数，其中i为自然数，表示进出道的标识；j为自然数，标识车道的标识；S^i，j进口道i车道j的饱和流率；为进口道i车道j的信号因子；L₀为T₀时刻应急车辆与交叉口间距；S_EV为应急车辆自由速度；ΔG为应急绿灯时长；STI为安全时间间隔；

计算车辆清空时间的过程包括：

(a)接收到应急车辆优先请求时，应急车辆所在相位为红灯；

(b)接收到应急车辆优先请求时，应急车辆所在相位为绿灯；

所述步骤S4中建立信号优先控制优化模型，即：

假设在T_K时刻开启应急车道，在T_K+ΔT时刻进行信号优先，时长为ΔG；

基于优化周期交叉口实际通行能力最大为目标，以应急车道开启时刻T_K、信号优先开启时刻T_K+ΔT为决策变量，建立组合优化模型：

其中，C_s为交叉口通行能力，C_A为引道A的通行能力，A＝[1，4]。

2.根据权利要求1所述的基于应急车道的交叉口优先控制方法，其特征在于，所述应急车辆发送优先请求，并上传其位置、速度信息，即：首先应急车辆与区域云控平台进行实时通行，云控平台为应急车辆规划全局路径，并告知其何时向指定交叉口控制器发送优先请求；然后，所述应急车辆与交叉口控制器进行通信，提出优先通行请求，并将自己的所在位置、速度传递给路侧单元。

3.根据权利要求2所述的基于应急车道的交叉口优先控制方法，其特征在于，确定所述应急车辆所在路段、与之相交路段的车辆到达与分布情况，即：所述交叉口控制器边缘云开展车道级的数据分析，利用路侧单元获取车辆驶入率，线圈检测器输出当前排队车辆数，二者共同构建应急车辆到交叉口、应急车辆相交路段的车辆分布情况。

4.根据权利要求1所述的基于应急车道的交叉口优先控制方法，其特征在于，在[T₀，R_end]时间段内，若在T_Kmin时刻开启应急车道且禁止社会车辆驶入，按原有信号控制方案，交叉口最大清空车辆数等于应急车辆当前位置与交叉口停车线之间的车辆数；所需最大应急车道开启时间T_end-T_Kmin、应急绿灯最小时长ΔG_min计算如下式：