[发明专利]一种车联网环境下的交叉口信号优化控制方法

说明书

本发明公开了一种车联网环境下的交叉口信号优化控制方法，结合信号交叉口处实时获取的车辆状态信息来优化信号配时方案，减少车辆通过交叉口时的延误时间。本发明实现了车联网技术在信号交叉口处的实际应用，有助于提高信号交叉口处的通行效率。

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，尤其是一种车联网环境下的交叉口信号优化控制方法。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，人们的生活水平正稳步提高，城市机动车保有量也在逐年增加。相比而言交通基础设施的建设缓慢，难以满足日益增长的交通出行需求，因而在我国的许多地区尤其是一些大城市出现了严重的交通拥堵问题。交通拥堵不仅增加了人们的出行时间，给人们的生活带来不便，而且还衍生出了一系列的交通事故、环境污染、能源过度消耗等问题，严重影响了城市交通系统的高效、有序运作。

信号交叉口作为城市道路网中的重要节点，在交通系统的运行过程中起到了关键作用。信号灯的设置用以向各个方向到达的车辆提供行进或停止的指令，减少交叉口处的相互干扰，从而提高通行能力。然而，我国已经采用的交通信号控制系统大多利用道路上或路侧的固定检测器来采集交通流信息，这些检测器获取到的数据误差较大并且部分检测器的故障会对检测的结果产生非常大的影响，同时固定检测器的安装和维护也需要投入大量的成本。另外，传统的信号控制方法所依赖的检测器数据在时间和空间上的颗粒度较大，难以反映交通流的实时变化，因而无法满足不同时段上实际的交通出行需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种车联网环境下的交叉口信号优化控制方法，可以通过信号灯的灵活变换控制交叉口处车辆的运行，减少信号交叉口处的交通延误，提高交通系统的通行效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车联网环境下的交叉口信号优化控制方法，包括如下步骤：

(1)当安装有无线通信设备的车辆进入信号交叉口路侧单元RSU的通信范围时，车辆的车载单元OBU会通过专用短程通信DSRC向路侧单元实时传输车辆状态信息；

(2)路侧单元接收实时车辆状态信息并将其存储在临时数据库中，当上一阶段的信号灯绿灯信号结束前，临时数据库会对内部存储的车辆状态信息进行简单处理，并将处理后的信息传输给交通信息计算中心；

(3)根据得到的个体车辆的停车等待时间，交通信息计算中心首先需要判断是否有车辆的停车等待时间超过了最大停车等待时间限定值，并为超过该限定值的车辆所在相位优先分配绿灯信号；

(4)在保证所有车辆的停车等待时间均小于限定最大值的基础上，交通信息计算中心为排队长度最大的车道所在相位分配下一时刻的绿灯信号，并根据假定的不同绿灯时长下各相位的总延误确定绿灯时长的最优值，由此确定下一时刻的信号优化控制方案；

(5)交通信息计算中心将下一时刻的信号配时策略传输给信号控制器，由信号控制器控制信号灯中信号相位的变换及相应的绿灯开启时间；当该绿灯开启时间已达到信号控制策略分配的时长，回到步骤(3)制定下一时刻的信号控制策略。

优选的，步骤(1)中，车辆状态信息包括车辆识别号、速度、空间位置、运行状态信息；其中，车辆识别号由车载单元随机生成，在通过单个交叉口时车辆的识别号保持不变，但是仅用于在当前信号交叉口时该车辆的轨迹识别；车辆的速度信息通过安装于差速器附近的车速传感器实时获取；车辆的位置信息通过车载GPS接收器实时获取；车辆运行状态的获取则利用信号滤波器处理车辆速度得到“0”或“1”的脉冲信号，由“1”表示车辆处于运行状态，由“0”表示车辆处于排队状态。

优选的，步骤(2)中，路侧单元的临时数据库初步处理内部存储的车辆状态信息，处理后的结果包括最新时刻个体车辆的停车等待时间、各车道最末排队车辆的位置、各车道的排队长度(以车道上的排队车辆数表示)、各车道上运行车辆的速度和位置信息。

优选的，步骤(3)中优先考虑个体车辆的停车等待时间的步骤如下：