[发明专利]一种车路协同环境下车辆编队控制及其信号优化方法

说明书

本发明基于车路协同环境特点，提出了一种城市路段干线协调控制及信号优化方法，包括基于车路协同环境下干线路段引导车速计算方法，车辆编队方法及自适应配时优化方法。本发明首先确定车路协同环境对车辆的影响因素，分析干线协调中车流的出现规律及车辆运行状态。其次，根据信号周期及相位差进行头车的车速引导。确定干线协调控制中编队车辆的运行模式，并通过车辆编队信息实时优化交叉口信号配时，在保证干线车流基本不停车通过交叉口的前提下提高交叉口其他相位通行能力，达到了解决交通拥堵，提高交通系统服务水平的目的。

技术领域

本发明涉及智能交通、车路协同领域，具体涉及一种在车路协同环境下针对干线协调交叉口进行车辆控制及信号控制的控制方法。

背景技术

从国内外干线协调控制方法的概况可知，目前，已有的干线协调控制方法就其根本是对传统干线协调算法的部分优化，即通过假设路段上行驶车辆的平均车速已知且固定，以此作为设计车速进行绿波带相位差的计算。有该种方式计算的相位差及配时方案很难达到预期效果，其根本原因在于干线车流的行驶状态具有随机性，会受到道路状态，其他车辆运行状态的影响，具有一定的不确定性，非干线车流产生具有随机性，这种随机性会对干线车流造成较大的影响。受到影响的干线车流其行程车速很难与预期的设计的行程车速相同，从而导致绿波带效果很难令人满意。因而提出一种车路协同环境下车辆编队控制及其信号优化方法。

车路协同系统是当今世界交通的主流发展方向，其依托于汽车的智能化与网联化，实现路网中车车通信及车路通信。使相关交通信息可在各个网联汽车中快速流通，利用。这些信息大到路网的OD分布，交通流信息，整体交通状态，天气，路况，小到每一个智能网联车辆的实时速度，排放，信号控制设施当前所执行的配时方案，所有信息都可以在该种环境新进行流通，并以此为基础为整个城市交通的优化提供相应的策略及方案。

当前国内外基于车联网环境的交通控制方法大多针对单交叉口。通过对信号设施所执行的配时方案进行实时判断并根据车辆当前的位置进行车速引导，使车辆尽可能不停车通过交叉口。这种控制方法致使交叉口之间的车流关系相互独立，未考虑到相邻交叉口之间车辆流动的相互关系。同时城市交通的住干道多以干线协调的控制方式进行交通信号控制，结合当前车联网技术的迅猛发展，提出一种基于该环境的干线协调控制防范是很有必要的。

车路协同系统即实现车车通信，车路通信，车辆的运行状态可被感知及诱导，交叉口信号控制设施的状态可被感知及实时调节。该环境是新型交通信号控制方法的基础，可通过对路网交通分布状况的分析及车辆运行状态的分析实现车流，信号的双向优化，提高城市道路交叉口的通行能力。

交通信号优化包括单个交叉口控制、多交叉口干线协调控制方法。单个交叉口控制，通过现有的控制算法如遗传算法，模型预测等对交通配时进行优化，通过调整交叉口信号周期时长，绿信比，减少交叉口车辆延误，排队时间等，从而交叉口通行效率。多交叉口干线协调控制方法，干线协调控制方法是城市交通中一种非常常见且使用的交通控制方法，多用于城市主干道。通过固定周期并调节路口间相位差，使部分车辆不停车通过交叉口，以此提高交叉口通行效率。

车速引导及车辆编队方法，当前车辆的车速引导及车辆编队都是通过车辆的自动巡航功能实现的。有车辆的定速巡航功能来实现车速的引导，并通过多辆车的主动巡航功能，借由雷达，红外探测器等传感器与车载电脑相互协作实现车辆的跟驰。多个车辆的自动巡航功能可实现车速控制及车辆编队的效果，但这种车辆编队对道路状况要求较高，常用于长度行驶，在城市道路中具有较大的局限性。

现有技术不足

1、当前有关车路协同的控制方法的研究中与干线协调的控制方法相关的算法较少，其基本为车路协同环境下的单交叉口信号控制方法。此外对于干线协调控制方法也很少考虑到其车辆行驶状态与相位差之间的相互关系。

2、对于交通控制方法中对车路协同环境下车辆编队控制方法较少，同时未把编队行驶的模式与信号优化相关联。

发明内容