[发明专利]一种基于应急车道的交叉口优先控制方法

说明书

一种基于应急车道的交叉口优先控制方法，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，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。本发明具有原理简单、控制效果好、能够最大可能优化应急车道通畅性等优点。

技术领域

本发明主要涉及到道路交通优化控制技术领域，特指一种基于应急车道的交叉口优先控制方法。

背景技术

应急车辆可以拯救生命、减少财产损失，应急车辆响应时间最小化是对应急车辆进行优先控制的目标。在应急车辆优先通行研究领域中，现有研究都是以交叉口信号优先控制为基础(即“时间上的优先控制”)，而在为应急车辆开启一条临时的、特殊的(如公交专用道、可变车道等)应急车道的基础上(即“空间上的优先控制”)却没有相关研究。

最为传统和目前常用的优先控制方法是配有闪光灯的人工警笛报警以及警车在前方清空车道。

其次，比较普遍的研究做法是基于“定义何时启动优先控制”的优先控制方法，该方法基于一些交通指标(排队长度、信号配时、交通量等，通过交通波理论、排队论等方法获得)或使用传感技术确定应急车辆位置以触发优先控制，对交叉口的信号进行绿灯延长/红灯早断调整，为应急车辆进行清空。

再之，近年的研究热点更多在基于网联车辆(CV)与基础设施之间通信的优先控制方法，该方法首先假设行驶车辆均为可通过V2V/V2I等技术进行即时通信网联车。在此基础上，首先进行应急车辆与交叉口控制器之间的通信，通过路侧单元RSU获得交通状况进而估测应急车辆到达交叉口时间，通过V2I及信标可以轻松获得交叉口停车数等指标，进而计算无障碍绿灯时间(启动损失时间+饱和车头时距的和)，再通过比较应急车辆到达时间与无障碍绿灯时间，最后根据信号灯当前状态决定是绿灯延长还是红的早断。

当然，也有从业者提出了类似于应急车道的控制方法。近年有诸多学者通过为应急车辆整个路线创建绿波来达到优先控制的目的，该方法需要首先对应急车辆的方向、车道、路线进行定义，并允许该路线上的所有交通灯绿灯。

综上可知，目前的控制方法存在以下技术问题：

1、目前最传统的人工警笛报警控制方法由于技术方法弱后，通过声/光结合的报警方式只有近处的车辆驾驶员能够感知应急车辆通行信息，而较远处的车辆依旧是按原本的路线驾驶；警察驾驶警车清空车道也有着许多偶然因素，比如道路拥挤车辆没有驶离条件，对骑摩托车的警察来说也伴随着危险。此外该方法没有配合交叉口信号灯联动优先控制，很大概率会造成应急车辆加入排队，导致减速甚至是停车，无法及时通过交叉口。

2、目前使用的基于“定义何时启动优先控制”的优先控制方法，通常是采用固定距离(如距交叉口2KM)或者固定时间(如将交叉口高峰时期平均排队长度+2倍标准差这个时长当做清空时间)来定义何处/何时启动优先控制，在设备上，该控制方法对排队长度的检测依靠传统的检测器(如线圈)或者历史数据获得，不实时且精确度较低；逻辑流程上，该控制方法只考虑排队车辆的清空时间，且把其当做应急车辆到交叉口之间车道上所有车辆的清空时间，没考虑非排队状态但是也在正常/低速行驶的汽车，后者的清空时间通常大于前者，所以该控制方法考虑不够全面。此外，该控制方法由于只考虑排队车辆的清空时间，且这个排队车辆是不完全精确的，因此不能在任何时刻都保证应急车辆可以不减速通过。