[发明专利]一种车路协同环境下交叉口栅格化信号相位时长计算方法

说明书

本发明公开了一种基于交叉口内部空间栅格化的车路协同环境下不可拆分车辆队列在单点信号交叉口处信号相位时长计算方法。该方法为：车路协同环境下，车辆通过车车/车路通信与周边车辆及路侧设施进行数据与信息的交换，同时利用所得到的车辆实时位置、行驶速度、加速度等数据，通过运用交叉口内部空间栅格化的技术，计算车辆队列安全通过交叉口冲突点所用的时间，并以此作为信号控制相位时间长度的计算依据。本发明提出一种城市单点信号交叉口相位时间长度计算方法，能够充分利用交叉口内部时空资源，有效提高交叉口处的交通运行效率，实现各方向车辆避免发生冲突并高效有序地通过交叉口。

技术领域

本发明涉及车路协同驾驶控制技术领域，具体地说涉及一种基于交叉口内部空间栅格化的车路协同环境下不可拆分车辆队列在单点信号交叉口处信号相位时长计算方法。

背景技术

近年来随着经济的飞速发展、城市化与工业化的速度加快，机动车保有量也在不断增加，相关数据显示，我国机动车数量已超过2.8亿辆且仍保持高速增长。由此产生了环境污染加重、交通事故数目上升、交通拥堵等一系列问题、目前我国的交通拥堵已从北京、上海、广州等特大型城市向省会城市、甚至二三线城市蔓延，严重制约着社会与经济的发展，形势十分严峻。仅靠增加城市路网密度是无法充分解决现有的问题的，不仅因为规划与修建道路存在着投入大、周期长、难以跟上车辆增长速度等问题，受到土地与资金等各方面因素的制约，也因为城市交通系统规模巨大且结构复杂，造成交通问题的因素数目多并且相互影响。因此，需要从交通系统的角度出发，将车辆与道路综合考虑，建设运用多种现代高新技术的智能交通系统解决道路交通问题。

车路协同系统(cooperative vehicle-infrastructure system,CVIS)是包含于智能交通系统中的具体部分。车路协同系统以无线通信、传感探测、GPS技术、射频识别技术与图像处理技术等多种先进技术为基础，获取车辆位置、速度、运行状况与相关道路状况等信息，并通过车车、车路通信进行信息交互与共享，实现车辆之间、车辆与道路设施之间的智能协同与配合。同时，车辆通过车联网环境将自身信息上传至系统的中央处理器，中央处理器运用其强大的信息处理与分析能力，实现为车辆传送实时路况、规划最优路线以及计算交叉口信号相位的最优解等功能，从而达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。

对现有研究进行分析，结果表明当前对于车路协同环境下的单点交叉口处信号控制模型多数以单个车辆为对象进行构建，并未将车辆组织为车队形式进行考虑。而车路协同环境下，通过智能车载设备与路侧设备等设施相结合，利用车车通信、车路通信等技术获取车辆实时位置、行驶速度等信息将道路上行驶的车辆组织为智能车队形式，能够减小车辆行驶间距、以车辆自动驾驶系统进行辅助驾驶以提高反应灵敏度，具有提高道路通行能力、节省燃料资源等优点，也是未来车路协同的发展方向之一。本发明利用车路协同技术提供的车辆实时位置信息以及行驶速度等信息，基于交叉口内部空间栅格化，提出一种城市单点信号交叉口相位时间长度计算方法，从而实现各方向车辆避免发生冲突，安全有序且高效地通过交叉口。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于交叉口内部空间栅格化的单点信号交叉口处相位放行时间计算方法。交叉口内部空间栅格化指将交叉口内部以各方向车道线的延伸线将交叉口划分为多个子格，从而可将不同方向车队轨迹交叉所产生的冲突点划入不同子格并将其称为冲突格。在两个冲突方向车队放行过程中，当某一相位末，某方向的车队完全驶离冲突格后即可对另一方向车队进行放行，而不必等待对方完全驶离交叉口，从而可以达到减少车辆延误的目的，从而降低车辆平均停车等待时间、减少车辆平均停车次数，实现单点信号交叉口处交通的高效运行，为达此目的，本发明提供一种车路协同环境下交叉口栅格化信号相位时长计算方法，所述的交叉口内部空间栅格化指在交叉口内部，根据各个进口道车道线的延伸线将交叉口内部空间划分为多个栅格，将冲突点按其位置分配入对应的栅格中，含有冲突点的栅格称为冲突格，具体步骤如下：