[发明专利]一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶方法

说明书

本发明公开一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶模型。步骤：1)配置仿真所涉及的参数(车队中车辆数，车辆初始速度及位置，头车驾驶模型，仿真时长，仿真步长，仿真信号灯配时，驾驶员反应相关参数)；2)判断仿真时间是否超过所需仿真时长，若没有，则继续运行，若超过，则停止；3)按照模型设定更新头车运动状态；4)按照给定模型监测跟驰车运动状态；5)判断仿真时间是否在设定的信号灯配时周期范围内，若是，则记录该时刻车队中所有车辆的实时数据，否则不进行记录；6)判断是否存在未通过交叉口的跟驰车辆，若存在，则采集车辆编号，重复步骤4)；若不存在，则进入下一步；7)更新仿真时间并保存车辆数据。

技术领域

本发明涉及交通流微观模型优化技术领域，特别是涉及一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶方法。

背景技术

信号交叉口作为道路的节点，通常是城市道路交通流的瓶颈。因此，如何提高信号交叉口处的通行能力，是解决交通拥堵，尤其是城市交通拥堵的关键问题。预停止线能够拓宽驾驶员实时视野范围，引导驾驶员选择正确的驾驶策略，为提高信号交叉口通行能力提供了可能。

从方法论的角度，最优控制是解决道路通行能力问题的办法之一，其主要应用于信号配时优化以及车辆轨迹优化。大部分最优控制模型一般将车辆位置和速度视为状态变量，加速度/减速度视为控制变量来优化车辆轨迹，得到最小的目标函数解。然而，当最优控制模型的目标函数和约束公式复杂时，求解难度将会大大增加。

除了分析方法，有学者提出了一种基于庞特里亚金最小值原理(PMP)的快速数值求解算法，以解决针对不同控制目标的最优控制问题，然后将该算法扩展到公司控制问题，并通过仿真证明了该算法是切实有效的。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术中的不足，提供一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶方法。该发明考虑了在主停止线前设立预停止线及预信号灯条件下优化车辆轨迹来实现信号交叉口处通行能力的提升。

为实现本发明目的所采用的技术方案是：

一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶方法，包括步骤：

1)配置仿真所涉及的参数，包括车队中车辆数，车辆初始速度及位置，头车驾驶模型，仿真时长，仿真步长，仿真信号灯配时，驾驶员反应相关参数；

仿真场景为一个交叉口东西向主干道作为开放道路场景，在距主停止线L处设立预停止线及预信号灯，车队中共有NUM辆车均匀分布在道路上，车辆编号自东向西开始依次增大，例如头车位于车队最东侧，编号为1；最西侧的车辆编号为NUM，车队自西向东依次呈跟驰状态，不考虑换道和超车等行为；

2)判断仿真时间是否超过所需仿真时长，若没有，则继续运行，若超过，则停止；

3)按照模型设定更新头车运动状态，更新包括头车的实时位置及速度信息；

4)按照给定模型监测跟驰车运动状态，更新包括旅行时间、加速度、速度以及实时位置；

5)判断仿真时间是否在设定的信号灯配时周期范围内，若是，则记录该时刻车队中所有车辆的实时数据，否则不进行记录；

6)判断是否存在未通过交叉口的跟驰车辆，若存在，则采集车辆编号，重复步骤4)；若不存在，则进入下一步；

7)更新仿真时间并保存车辆数据，返回步骤2)。

其中，所述的更新非头车状态中的状态更新的方式采用如下方式进行：

其中，s_i(t)表示车辆i在t时刻的位置，Δt代表仿真的时间步长，且Δt＝0.1s。

其中，车辆轨迹优化规则如下：