车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了提供了一种车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法，包含了车辆状态数据传输、车辆位置信息数据库更新、时间窗口及空间窗口计算、车速诱导控制策略确定、车辆控制策略传输、实时信号控制方案确定、信号控制方案传输七个步骤，通过对车路协同环境下信号交叉口单向交通流的车流位置、速度等信息的获取，计算并确定车辆的实时诱导与控制策略，并通过交叉口处的信号控制方案的配合，克服了现有技术中难以克服交通拥堵，交通控制效率不高的问题，实现信号交叉口单向交通流控制，有效利用车路协同环境下产生的各类车辆数据，提升车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制的效率。

【技术实现步骤摘要】
车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法所属领域本专利技术属于城市交通系统交通流运行控制
，具体涉及一种车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法。
技术介绍
现阶段，我国巨大的城市交通需求与现有交通系统和交通结构正日益形成矛盾，城市交通拥堵及其伴生的环境污染与安全等问题已引起整个社会的广泛关注。在通勤出行的高峰时段，在许多重要交通节点上，长时间、常态性的交通拥堵制约了城市经济的快速发展。为解决城市中交叉口处日益严峻的交通拥堵问题，交通管理者及学者们尝试了多种角度的努力。一方面，在传统的交通组织与优化领域，通过对进口道数量较少的交叉口设置单向交通的方式来降低交叉口处的交通冲突数量及强度，提升交叉口处的通行效率，这一做法已经在国内外包括青岛、南京、西雅图、纽约等很多城市实地使用，并取得了很好的效果；另一方面，国家也投入了大量的科研力量在车路协同这一交通前沿领域，期望通过汽车与路的协同实现对车辆对道路交通状态的实时感知与信息交互，进而诱导与控制车辆的运行路径与运行速度。实际上，通过将新兴的车路协同技术与较为传统的信号交叉口单向交通流控制技术进行有机的结合，将会产生许多新的有益效果：车路协同技术的引入，将有利于实时的把握车辆的运行状态，同时车辆也能较为容易的获取交通运行环境的相关情况；在这种环境之下，实现对信号交叉口单向交通流控制将会更加的容易与便利，进一步克服交通拥堵的问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中的问题，提供了一种基于车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法，克服了现有技术中难以克服交通拥堵，交通控制效率不高的问题，通过对车路协同环境下信号交叉口单向交通流的车流位置、速度等信息的获取，计算并确定车辆的实时诱导与控制策略，并通过交叉口处的信号控制方案的配合，实现信号交叉口单向交通流控制，有效利用车路协同环境下产生的各类车辆数据，提升车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制的效率。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制方法，包括如下步骤：S1，通讯终端获取车辆状态数据，所述车辆状态至少包括当前时刻t、车辆的车牌号码p、车辆的行驶进入交叉口内的进口方向ip、车辆距离交叉口停车线的距离车辆的速度S2，实时更新车辆状态数据的数据库，计算车牌号码为p的车辆到达交叉口停车线所需的时间其中代表对的商向上取整；S3，计算车辆的时间窗口及空间窗口，所述时刻t时，车牌号码为p的车辆的时间窗口范围为空间窗口范围为其中，vmax为路段的限速值；S4，根据步骤S3中时间窗口及空间窗口范围，确定车速诱导控制策略；S5，将车速诱导控制策略通过通讯终端实时传输回车牌号码为p的车辆，该车辆根据策略执行；S6，根据车辆状态数据信息数据库中车辆的位置数据，判断车辆通行与交叉口信号控制间的关系，确定交叉口的实时信号控制方案；S7，将信号控制方案实时传输回信号控制终端，信号控制终端实时调整信号控制方案。作为本专利技术的一种改进，所述步骤S4中确定车速诱导控制策略进一步包括：S41，前序车辆状态数据的数据库置空，使得数据库仅包含一行数据条目为0、对应车牌号码为p的车辆数据；S42，前序车辆搜索；搜索数据条目时刻同为t，数据条目位置在所述步骤S3空间窗口范围内，且车牌号码与数据库已存信息不重复的车辆，将该车辆状态数据信息存入数据库中；S43，将搜索后获得的前序车辆数据库按照前置车辆位置的大小进行降序排序，并将数据条目从1开始依次递增计数；S44，车速诱导控制策略选择；策略1：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目最大为0，则选择车速诱导控制策略1，即车牌号码为p的车辆的诱导车速为vmax，诱导时间为策略2：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目大于0，且前置车辆进口方向的值均等于ip，则选择车速诱导控制策略2；或若前序车辆数据库中的数据条目大于0，前置车辆进口方向的值不全等于ip，但数据条目等于1的数据的前置车辆进口方向的值等于ip，则选择车速诱导控制策略2，即车牌号码为p的车辆的诱导车速为vmax，当车辆与数据条目等于1的车辆间的距离小于或者等于2.5vmax时诱导停止；策略3：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目大于0，且前置车辆进口方向的值不全等于ip，但数据条目等于1的数据的前置车辆进口方向的值不等于ip，则选择车速诱导控制策略3，即车牌号码为p的车辆的诱导车速为诱导时间为作为本专利技术的另一种改进，所述步骤S6确定交叉口的实时信号控制方案进一步包括：S61，车辆位置信息数据排序，在时刻t时，选中车辆位置信息数据库中时刻等于t的数据条目，将这些选中的数据条目按照位置大小进行升序排序；S62，确定信号控制方案；方案1：若时刻t时，具有绿灯信号的进口方向与所述步骤S61排序后第一条数据条目的进口方向相同，则信号控制的方案为延长绿灯信号时长，延长的绿灯信号时间长度为tmin；方案2：若时刻t时，具有绿灯信号的进口方向与所述步骤S61排序后第一条数据条目的进口方向不相同，但该数据条目的位置与速度之商大于或者等于信号切换阈值tc，则信号控制的方案为延长绿灯信号时长，延长的绿灯信号时间长度为tmin；方案3：若时刻t时，具有绿灯信号的进口方向与所述步骤S61排序后第一条数据条目的进口方向不相同，且该数据条目的位置与速度之商小于信号切换阈值tc，则信号控制的方案为切换绿灯信号给所述步骤S61排序后第一条数据条目的进口方向。作为本专利技术的又一种改进，所述所述步骤S62中，tmin的取值为0.1秒。作为本专利技术的又一种改进，所述步骤S62中，tc的取值等于信号控制终端内置的黄灯时长。作为本专利技术的更进一步改进，所有步骤采用循环不间断方式运行，所述循环的频率为10赫兹。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统，包括安装在交叉口处路侧的信号控制终端及控制系统运行的通讯终端，所述通讯终端用于接收车辆状态数据、更新车辆状态数据的数据库、计算车辆的时间窗口及空间窗口、确定车速诱导控制策略、传输车速诱导控制策略及确定交叉口的实时信号控制方案；所述信号控制终端用于发送车辆状态数据并接收信号控制方案，实时调整信号控制方案；通过通讯终端计算并确定车辆的实时诱导与控制策略，配合交叉口处的信号控制终端，实现信号交叉口单向交通流控制与现有技术相比，本专利技术提出了一种车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制系统及方法，通过制定的信号交叉口单向交通流控制方案，在提升了信号交叉口信号控制与车辆诱导控制精度与准确度的同时，降低了相关控制方案基础数据获取的难度以及相关控制模型的建模难度；与现有的通过在交叉口进口道设置检测器被动检测车辆到达，随后进行信号交叉口信号控制方案设计与调整的做法相比，本专利技术方法通过车路协同技术实时的采集车辆的运行相关数据，通过对数据的解析与处理，更加准确的确定交叉口处交通流的诱导控制策略与信号控制策略。附图说明图1为本专利技术车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制方法的流程框图；图2为本专利技术车路协同环境下信号交叉口的交通运行示意图；图3为本案实施例3的交通运行示意图；图4为本案实施例4的交通运行示意图；图中：1.通讯终端、2.信号控制终端、3.停车线。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，通讯终端获取车辆状态数据，所述车辆状态至少包括当前时刻t、车辆的车牌号码p、车辆的行驶进入交叉口内的进口方向i

【技术特征摘要】
1.车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，通讯终端获取车辆状态数据，所述车辆状态至少包括当前时刻t、车辆的车牌号码p、车辆的行驶进入交叉口内的进口方向ip、车辆距离交叉口停车线的距离车辆的速度S2，实时更新车辆状态数据的数据库，计算车牌号码为p的车辆到达交叉口停车线所需的时间其中代表对的商向上取整；S3，计算车辆的时间窗口及空间窗口，所述时刻t时，车牌号码为p的车辆的时间窗口范围为空间窗口范围为其中，vmax为路段的限速值；S4，根据步骤S3中时间窗口及空间窗口范围，确定车速诱导控制策略；S5，将车速诱导控制策略通过通讯终端实时传输回车牌号码为p的车辆，该车辆根据策略执行；S6，根据车辆状态数据信息数据库中车辆的位置数据，判断车辆通行与交叉口信号控制间的关系，确定交叉口的实时信号控制方案；S7，将信号控制方案实时传输回信号控制终端，信号控制终端实时调整信号控制方案。2.如权利要求1所述的车路协同环境下信号交叉口单向交通流控制方法，其特征在于所述步骤S4中确定车速诱导控制策略进一步包括：S41，前序车辆状态数据的数据库置空，使得数据库仅包含一行数据条目为0、对应车牌号码为p的车辆数据；S42，前序车辆搜索；搜索数据条目时刻同为t，数据条目位置在所述步骤S3空间窗口范围内，且车牌号码与数据库已存信息不重复的车辆，将该车辆状态数据信息存入数据库中；S43，将搜索后获得的前序车辆数据库按照前置车辆位置的大小进行降序排序，并将数据条目从1开始依次递增计数；S44，车速诱导控制策略选择；策略1：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目最大为0，则选择车速诱导控制策略1，即车牌号码为p的车辆的诱导车速为vmax，诱导时间为策略2：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目大于0，且前置车辆进口方向的值均等于ip，则选择车速诱导控制策略2；或若前序车辆数据库中的数据条目大于0，前置车辆进口方向的值不全等于ip，但数据条目等于1的数据的前置车辆进口方向的值等于ip，则选择车速诱导控制策略2，即车牌号码为p的车辆的诱导车速为vmax，当车辆与数据条目等于1的车辆间的距离小于或者等于2.5vmax时诱导停止；策略3：若步骤S43中前序车辆数据库中的数据条目大于0，且前置车辆进口方向的...

【专利技术属性】
技术研发人员：华雪东，王炜，苗迪，于维杰，谢文杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32