一种交叉口的主动式车辆调度方法技术

本发明专利技术提供了一种交叉口的主动式车辆调度方法，该方法包括以下步骤：步骤一，监测车辆信息；步骤二，根据车辆信息组织车队；步骤三，整合同相位车队；步骤四，构造车队调度序列；步骤五，获得最优车队调度序列；步骤六，拆分重叠车队；步骤七，按照拆分策略进行主动式车辆调度；步骤八，无等待主动式车辆调度；步骤九，执行固定配时方案。本发明专利技术利用建立二叉树的方法进行车队调度序列的构造，进而寻找最小旅行时间对应的序列，其效率优于以全排列的形式逐一筛查。对于无法实现无等待通行的交通情景，提出了对重叠车队进行拆分的方法，通过该方法，对于符合条件的车辆分布，可实现其无等待通行，并获得最短的旅行时间。

An active vehicle scheduling method for intersections

The present invention provides an active vehicle scheduling method of intersection, the method comprises the following steps: step one, the vehicle monitoring information; step two, according to the vehicle information organization team; step three, the entire contract phase fleet; step four, construction team scheduling sequence; step five, the optimal dispatching sequence; step six resolution of overlapping, fleet; step seven, active vehicle scheduling strategy in accordance with resolution; step eight, without waiting for active vehicle scheduling; step nine, the implementation of fixed timing scheme. The invention uses the method of establishing a two fork tree to carry out the sequence of the fleet scheduling, and then searches for the sequence corresponding to the minimum travel time, and the efficiency is better than screening in the form of a whole arrangement. For cannot be achieved without waiting for the traffic traffic situation, the paper puts forward the method of resolution of overlapping team, through this method, to meet the conditions of the vehicle distribution can be realized without waiting for the traffic, and get the shortest travel time.

【技术实现步骤摘要】
一种交叉口的主动式车辆调度方法
本专利技术属于城市交通信号控制领域，涉及车辆调度方法，具体涉及一种交叉口的主动式车辆调度方法。
技术介绍
交通信号控制以交叉口微观车流为控制对象，以相位和时间为尺度分配车辆在交叉口的路权，从时间上分离冲突车流，对交通流进行合理的引导和调度，达到减少交通事故，提高交通安全和运输效率的目的。交叉口信号控制方法可以分为主动式和被动式两类。所谓被动式是指车辆按照交叉口信号灯的相位和周期时长通过交叉口，这种方式将连续的车流人为进行分割，确保交叉口的冲突区域仅有唯一方向的车辆占用。近年来，随着智能车路协同系统、车联网、智能网联汽车等技术的飞速发展，通过车载与路侧设备的通信，交叉口信号控制系统能够快速、准确地获取车辆速度、位置等信息，进而推动了交叉口信号控制方法的发展。所谓交叉口信号控制是指车辆动态的申请通过交叉口的时间，交叉口信号控制器根据各个路段上车辆发来的通行申请计算全局最优的通行顺序，并将其下发给所有申请的车辆，车辆按照下发的通行指令通过交叉口。目前，国内外被动式交叉口信号控制方法主要有定时控制、感应控制和自适应控制三类。定时控制方法不需要实时车流信息简单易行，通过设置固定的相位和绿信比实现，适用于车流量较大且分布均匀的交叉口。感应控制方法需要在交叉口的上下游车道布设检测线圈，根据实时获取的车流信息动态修改绿信比、周期时长等信号配时参数，适用于交通量不大且变化不均匀的交叉口。自适应控制方法利用检测线圈获取的车辆数、占用时间、瞬时速度等构造车流预测模型，利用模型预测得到的车辆数和队列长度设置信号配时参数，使信号配时与交通流相适应。迄今为止，SCOOT和SCATS是在全球范围内应用最为广泛的两个自适应交通信号控制系统。SCOOT系统由车辆检测器获得交通流信息，经过处理后形成周期流量图，然后与预先存储在计算机种的静态参数如连线上车队运行时间、信号相位顺序及相位时间等一起在仿真模型中进行计算，SCOOT系统采用小步长渐进寻优方法，使得配时方案的调整对交通流的连续性影响较小。SCATS系统根据交通流变化情况，实时调整信号控制参数，但可选方案数量有限，执行每一方案时间长(十几分钟变化一次方案)，不具备反馈功能，且检测设备放在停车线前，无法检测车辆排队长度。这两种方法都是依赖于地磁、视频类检测设备获取实时交通流状态以及由此建立的交通流预测模型，检测精度及模型的预测精度都会影响交叉口信号控制系统对车流的调控。随着车联网和智能网联汽车的发展，在车辆上安装摄像头检测信号灯的变化不仅带来成本的增加，而且会受到气候条件的影响，因此通过车路通信技术实现车辆位置、速度等状态信息的上传，解决了传统方法检测精度和交通流预测模型精度不高的难题，同时，按照可精确获取的车辆状态信息并根据不同的通行效率指标，建立交叉口基于全局最优车辆调度方法的主动式交通信号控制方法将是智能网联汽车走向工程应用所面临的重要挑战。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，针对非饱和稀疏车流交叉口，提供一种交叉口的主动式车辆调度方法，该方法通过实时获取的车辆状态信息，建立基于二叉树节点遍历的车队调度算法，确保交叉口信号控制能够实现车辆主动申请交叉口路权，获取建议车速，安全通过交叉口的全过程。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种交叉口的主动式车辆调度方法，该方法包括以下步骤：步骤一，监测车辆信息：车辆调度控制中心实时监测交叉口连接路段的车辆信息，车辆调度控制中心的监测范围为连接交叉口与相邻四个交叉口的四条路段，所述的四条路段分别记为R1、R2、R3和R4；所述的车辆信息为车辆的实时速度、车头与车尾距交叉口对面路段停车线的距离和车辆行驶目的地方向；步骤二，根据车辆信息组织车队：车辆调度控制中心根据监测的车辆信息，采用基于高分辨车辆位置信息的车队构造方法将四条路段R1、R2、R3和R4上的所有车辆进行车队组织，形成车队；步骤三，整合同相位车队：定义在同一方向上的路段R2和R4上的车队为同相位车队，同一方向上的路段R1和R3上的车队也为同相位车队，将同相位车队的信息整合在同一个集合中；集合M用于存放路段R2和R4上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合M中；集合N用于存放路段R1和R3上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合N中；在集合M和集合N中，将在距离上不重叠的车队作为独立的车队，将在距离上重叠的车队合并为独立的新车队，独立的新车队也作为独立的车队，组成新车队的各个车队中队头距对面路段停车线的最小值，为新车队的队头距对面路段停车线的距离，组成新车队的各个车队中队尾距对面路段停车线的最大值，为新车队的队尾距对面路段停车线的距离；步骤四，构造车队调度序列：车辆调度控制中心实时监测集合M和集合N中所有的车队信息，所述的车队信息为车队的实时速度、队头与对尾距交叉口对面路段停车线的距离和车队行驶目的地方向；车辆调度控制中心根据集合M和集合N中的车队信息，采用基于二叉树构造的车队调度序列生成方法进行车队调度序列的构造；将每个车队作为一个节点，分别将集合M和集合N中的第一个车队信息对应的车队置为二叉树的根节点，产生两颗二叉树；在每颗二叉树中每一条从根节点到叶结点的路径就是一个合理的车队调度序列，形成的多个合理的车队调度序列通过集合record来存放；步骤五，获得最优车队调度序列：车辆调度控制中心采用最优调度序列筛选算法，对recode中的每个车队调度序列进行计算，计算出每个车队调度序列对应的整体旅行时间totalTime，从中得出最小的totalTime，最小的totalTime对应的车队调度序列即为最优车队调度序列，车辆调度控制中心对最优车队调度序列进行模拟计算，并判断最优车队调度序列是否会产生车队在交叉口处的等待，车队在交叉口是否能够不停车通过，即车队是否会发生等待；若车队会发生等待，则执行步骤六；若车队不会发生等待，则执行步骤八；步骤六，拆分重叠车队：车辆调度控制中心将集合M和集合N中的车队信息对应的所有车队按照车队的队头距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排成一个总序列，总序列中的重叠车队的类型分为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型、两车队重叠和三车队重叠同时出现类型以及存在四车队以上重叠类型；所述的重叠车队指按当前速度行驶，到达交叉口时会产生冲突的若干车队；当重叠车队的类型为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型或两车队重叠和三车队重叠同时出现类型时，根据拆分方法中的拆分判断条件对重叠车队进行判断；若重叠车队能够拆分，则采用拆分方法获得在不同时段各车队的建议速度，形成拆分策略；若重叠车队不能够拆分，则执行步骤九；当重叠车队的类型为存在四车队以上重叠类型时，执行步骤九；所述的拆分是指通过提速或降速调整重叠车队距交叉口的距离，从而消除车队的重叠；步骤七，按照拆分策略进行主动式车辆调度：车辆调度控制中心将拆分策略传输给车队，各车队按照策略中的建议速度行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤八，无等待主动式车辆调度：车辆调度控制中心将最优车队调度序列下发给各车队，各车队按照最优车队调度序列行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交叉口的主动式车辆调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，监测车辆信息：车辆调度控制中心实时监测交叉口连接路段的车辆信息，车辆调度控制中心的监测范围为连接交叉口与相邻四个交叉口的四条路段，所述的四条路段分别记为R1、R2、R3和R4；所述的车辆信息为车辆的实时速度、车头与车尾距交叉口对面路段停车线的距离和车辆行驶目的地方向；步骤二，根据车辆信息组织车队：车辆调度控制中心根据监测的车辆信息，采用基于高分辨车辆位置信息的车队构造方法将四条路段R1、R2、R3和R4上的所有车辆进行车队组织，形成车队；步骤三，整合同相位车队：定义在同一方向上的路段R2和R4上的车队为同相位车队，同一方向上的路段R1和R3上的车队也为同相位车队，将同相位车队的信息整合在同一个集合中；集合M用于存放路段R2和R4上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合M中；集合N用于存放路段R1和R3上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合N中；在集合M和集合N中，将在距离上不重叠的车队作为独立的车队，将在距离上重叠的车队合并为独立的新车队，独立的新车队也作为独立的车队，组成新车队的各个车队中队头距对面路段停车线的最小值，为新车队的队头距对面路段停车线的距离，组成新车队的各个车队中队尾距对面路段停车线的最大值，为新车队的队尾距对面路段停车线的距离；步骤四，构造车队调度序列：车辆调度控制中心实时监测集合M和集合N中所有的车队信息，所述的车队信息为车队的实时速度、队头与对尾距交叉口对面路段停车线的距离和车队行驶目的地方向；车辆调度控制中心根据集合M和集合N中的车队信息，采用基于二叉树构造的车队调度序列生成方法进行车队调度序列的构造；将每个车队作为一个节点，分别将集合M和集合N中的第一个车队信息对应的车队置为二叉树的根节点，产生两颗二叉树；在每颗二叉树中每一条从根节点到叶结点的路径就是一个合理的车队调度序列，形成的多个合理的车队调度序列通过集合record来存放；步骤五，获得最优车队调度序列：车辆调度控制中心采用最优调度序列筛选算法，对recode中的每个车队调度序列进行计算，计算出每个车队调度序列对应的整体旅行时间totalTime，从中得出最小的totalTime，最小的totalTime对应的车队调度序列即为最优车队调度序列，车辆调度控制中心对最优车队调度序列进行模拟计算，并判断最优车队调度序列是否会产生车队在交叉口处的等待，车队在交叉口是否能够不停车通过，即车队是否会发生等待；若车队会发生等待，则执行步骤六；若车队不会发生等待，则执行步骤八；步骤六，拆分重叠车队：车辆调度控制中心将集合M和集合N中的车队信息对应的所有车队按照车队的队头距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排成一个总序列，总序列中的重叠车队的类型分为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型、两车队重叠和三车队重叠同时出现类型以及存在四车队以上重叠类型；所述的重叠车队指按当前速度行驶，到达交叉口时会产生冲突的若干车队；当重叠车队的类型为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型或两车队重叠和三车队重叠同时出现类型时，根据拆分方法中的拆分判断条件对重叠车队进行判断；若重叠车队能够拆分，则采用拆分方法获得在不同时段各车队的建议速度，形成拆分策略；若重叠车队不能够拆分，则执行步骤九；当重叠车队的类型为存在四车队以上重叠类型时，执行步骤九；所述的拆分是指通过提速或降速调整重叠车队距交叉口的距离，从而消除车队的重叠；步骤七，按照拆分策略进行主动式车辆调度：车辆调度控制中心将拆分策略传输给车队，各车队按照策略中的建议速度行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤八，无等待主动式车辆调度：车辆调度控制中心将最优车队调度序列下发给各车队，各车队按照最优车队调度序列行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤九，执行固定配时方案：车辆调度控制中心采用周期为60秒，绿灯通行时间为35秒的固定配时方案控制车辆行驶，每执行一个周期的固定配时方案后返回执行步骤一。...

【技术特征摘要】
1.一种交叉口的主动式车辆调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，监测车辆信息：车辆调度控制中心实时监测交叉口连接路段的车辆信息，车辆调度控制中心的监测范围为连接交叉口与相邻四个交叉口的四条路段，所述的四条路段分别记为R1、R2、R3和R4；所述的车辆信息为车辆的实时速度、车头与车尾距交叉口对面路段停车线的距离和车辆行驶目的地方向；步骤二，根据车辆信息组织车队：车辆调度控制中心根据监测的车辆信息，采用基于高分辨车辆位置信息的车队构造方法将四条路段R1、R2、R3和R4上的所有车辆进行车队组织，形成车队；步骤三，整合同相位车队：定义在同一方向上的路段R2和R4上的车队为同相位车队，同一方向上的路段R1和R3上的车队也为同相位车队，将同相位车队的信息整合在同一个集合中；集合M用于存放路段R2和R4上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合M中；集合N用于存放路段R1和R3上的所有车队信息，根据队尾距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排列依次存入集合N中；在集合M和集合N中，将在距离上不重叠的车队作为独立的车队，将在距离上重叠的车队合并为独立的新车队，独立的新车队也作为独立的车队，组成新车队的各个车队中队头距对面路段停车线的最小值，为新车队的队头距对面路段停车线的距离，组成新车队的各个车队中队尾距对面路段停车线的最大值，为新车队的队尾距对面路段停车线的距离；步骤四，构造车队调度序列：车辆调度控制中心实时监测集合M和集合N中所有的车队信息，所述的车队信息为车队的实时速度、队头与对尾距交叉口对面路段停车线的距离和车队行驶目的地方向；车辆调度控制中心根据集合M和集合N中的车队信息，采用基于二叉树构造的车队调度序列生成方法进行车队调度序列的构造；将每个车队作为一个节点，分别将集合M和集合N中的第一个车队信息对应的车队置为二叉树的根节点，产生两颗二叉树；在每颗二叉树中每一条从根节点到叶结点的路径就是一个合理的车队调度序列，形成的多个合理的车队调度序列通过集合record来存放；步骤五，获得最优车队调度序列：车辆调度控制中心采用最优调度序列筛选算法，对recode中的每个车队调度序列进行计算，计算出每个车队调度序列对应的整体旅行时间totalTime，从中得出最小的totalTime，最小的totalTime对应的车队调度序列即为最优车队调度序列，车辆调度控制中心对最优车队调度序列进行模拟计算，并判断最优车队调度序列是否会产生车队在交叉口处的等待，车队在交叉口是否能够不停车通过，即车队是否会发生等待；若车队会发生等待，则执行步骤六；若车队不会发生等待，则执行步骤八；步骤六，拆分重叠车队：车辆调度控制中心将集合M和集合N中的车队信息对应的所有车队按照车队的队头距交叉口对面路段停车线的距离从小到大排成一个总序列，总序列中的重叠车队的类型分为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型、两车队重叠和三车队重叠同时出现类型以及存在四车队以上重叠类型；所述的重叠车队指按当前速度行驶，到达交叉口时会产生冲突的若干车队；当重叠车队的类型为只有两车队重叠类型、只有三车队重叠类型或两车队重叠和三车队重叠同时出现类型时，根据拆分方法中的拆分判断条件对重叠车队进行判断；若重叠车队能够拆分，则采用拆分方法获得在不同时段各车队的建议速度，形成拆分策略；若重叠车队不能够拆分，则执行步骤九；当重叠车队的类型为存在四车队以上重叠类型时，执行步骤九；所述的拆分是指通过提速或降速调整重叠车队距交叉口的距离，从而消除车队的重叠；步骤七，按照拆分策略进行主动式车辆调度：车辆调度控制中心将拆分策略传输给车队，各车队按照策略中的建议速度行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤八，无等待主动式车辆调度：车辆调度控制中心将最优车队调度序列下发给各车队，各车队按照最优车队调度序列行驶通过交叉口，然后返回执行步骤一；步骤九，执行固定配时方...

【专利技术属性】
技术研发人员：安毅生，祝聪，李润康，贺冰花，陈佩，曾华倩，李欢，王顼，李璇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61