多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，包括：实时获取导向运输车辆和社会车辆的运行状态以及交叉口信号的开放状态，形成车路协同环境下的综合交通状态信息；判定目标导向运输车辆是否触发优先请求；生成融合多优先请求的自适应信号周期，判定其关联信号相位是否满足多优先请求合并约束；判定所述自适应信号周期的综合效益是否优于当前信号周期的综合效益；当所述自适应信号周期优于当前信号周期时，将目标导向运输车辆的优先请求添加至待执行的优先请求序列中。本发明专利技术通过保障导向运输车辆在交叉口优先通行权，提升了综合交通系统的运行效率，为导向运输系统信号控制方面的交通工程实践提供了专用的方法指导。了专用的方法指导。了专用的方法指导。

【技术实现步骤摘要】
多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法


[0001]本专利技术涉及道路交通信号控制领域，尤其涉及一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法。

技术介绍

[0002]导向运输系统是一种面向车路协同智能道路环境、结合了轨道车辆运行特性和先进车辆控制技术的新型公共交通方式，相较于传统有轨电车，具有可变编组、半自动化驾驶、循迹自导向运行等新型技术特点，是我国科技部重点研发计划“先进轨道交通”专项的关键研发和装备制造方向之一。
[0003]导向运输车辆的特性如图1所示，其摆脱了物理钢轨的约束，可适应于社会车辆混行的复杂交通条件。因此，如何保障导向运输车辆在交叉口信号控制中的优先通行权，是导向运输系统在应用推广中亟待解决的关键问题。一方面，导向运输系统的相关运营理论与技术仍处于探索阶段，尚不具备专用的信号优先控制技术；另一方面，既有的面向传统公交车辆的信号优先控制方法难以直接应用于导向运输系统，主要受限于导向运输车辆的可变编组、超长车体的特性，传统方法无法解决导向运输车辆经过交叉口时对清空时间的特殊需求。另外，现有信号优先控制方法对车路协同环境下的动态交通信息利用存在显著不足，存在信号控制精确度差、多请求响应机制不完备、协同效率低下等问题，成为了制约导向运输系统实际应用与推广的技术瓶颈。

技术实现思路

[0004]基于上述不足，本专利技术提供一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、实时获取导向运输车辆和社会车辆的运行状态以及交叉口信号的开放状态，形成车路协同环境下的综合交通状态信息；
[0007]S2、根据所述综合交通状态信息，判定目标导向运输车辆是否触发优先请求，目标导向运输车辆触发优先请求的，进入步骤S3；
[0008]S3、生成同时包含目标导向运输车辆优先请求与待执行优先请求的自适应信号周期，判定所述自适应信号周期的关联信号相位是否满足多优先请求合并约束；
[0009]S4、当关联信号相位满足多优先请求合并约束时，根据所述综合交通状态信息，判定所述自适应信号周期的综合效益是否优于当前信号周期的综合效益；
[0010]S5、当所述自适应信号周期的综合效益优于当前信号周期的综合效益时，将目标导向运输车辆的优先请求添加至待执行的优先请求序列中，使用最新接收的自适应信号周期覆盖信号配时方案中的当前信号周期，实现多导向运输车辆信号优先请求的协同处置。
[0011]进一步的，所述S1具体包括：
[0012]S1.1从路面与路侧检测器获取导向运输车辆和社会车辆的运行状态数据，从信号控制处理器获取交叉口信号的开放状态数据，所述导向运输车辆的运行状态数据包括瞬时速度、瞬时加速度、所处车道及位置、列车编组及长度、列车荷载和运行线路，所述社会车辆的运行状态数据包括瞬时速度、瞬时加速度和所处车道及位置，所述信号的开放状态数据包括当前相位剩余时间、信号周期、相位分布和相位长度；
[0013]S1.2根据所述导向运输车辆和社会车辆的运行状态数据以及信号的开放状态数据，建立导向运输车辆和社会车辆运行状态和交叉口信号开放状态间的映射关系，融合形成车路协同环境下的综合交通状态信息。
[0014]进一步的，所述S2具体包括：
[0015]S2.1根据车路协同环境下的综合交通状态信息，计算触发检测器的目标导向运输车辆从检测器到达交叉口停车线所需时间，公式为
[0016][0017]式中，为导向运输车辆n从检测器到达交叉口停车线所需时间；l
stop
为检测器与交叉口停车线间的距离；为导向运输车辆n前方至交叉口停车线路段间其它导向运输车辆和社会车辆的平均运行速度；μ为的误差项，服从均值为0方差为σ2的标准正态分布，以反映导向运输车辆运行时间的随机波动特性；
[0018]S2.2根据目标导向运输车辆触发检测器时信号相位所处状态，确定目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件，利用约束条件判定目标导向运输车辆是否触发优先请求。
[0019]进一步的，所述S2.2分为两种情况，
[0020]第一种为：
[0021]若目标导向运输车辆触发检测器时信号相位处于绿灯状态，目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件为
[0022][0023][0024]式中，为导向运输车辆n所在信号相位的绿灯剩余时间；为导向运输车辆n通过交叉口所需的专用清空时间；q
n
为导向运输车辆n的编组数目；l
unit
为导向运输车辆单位编组的车身长度；为导向运输车辆n的设定转向速度；κ为的误差项，服从均值为0方差为α2的标准正态分布，以反映导向运输车辆转向时间的随机波动特性；
[0025]第二种为：
[0026]若目标导向运输车辆触发检测器时信号相位处于红灯状态，目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件为
[0027][0028]式中，为导向运输车辆n所在信号相位的红灯剩余时间，r
min
为该相位的最小
红灯时间。
[0029]进一步的，所述S3具体包括：
[0030]S3.1根据目标车辆到达交叉口停车线时信号相位所处状态，确定要实施的策略，计算目标导向运输车辆该策略下所需的信号优先时间；
[0031]S3.2生成该策略下包含目标导向运输车辆优先请求的信号周期；
[0032]S3.3从信号控制处理器读取待执行的优先请求信息，所述待执行的优先请求信息包括每个优先请求的触发时间、所在相位、优先时间和结束时间；
[0033]S3.4从信号相位最小绿灯时间和多请求累计优先时间两个层面，建立多优先请求合并约束，以确保导向运输车辆信号优先不会对社会车辆的正常运行造成过度干扰；
[0034]S3.5根据所述包含目标导向运输车辆优先请求的信号周期以及待执行的优先请求信息，判定目标导向运输车辆的优先请求与待执行的优先请求是否处于相同信号相位，生成同时包含目标导向运输车辆优先请求与待执行优先请求的自适应信号周期，判定关联信号相位是否满足所述多优先请求合并约束。
[0035]进一步的，所述S3.1分为两种情况：
[0036]第一种，若目标导向运输车辆到达交叉口停车线时信号相位处于绿灯状态，则实施绿灯延长策略，该策略下，目标导向运输车辆通过交叉口需延长的绿灯时间受列车编组及长度的影响，需预留保证导向运输车辆全部编组与绿灯时间内通过交叉口的专用清空时间，需延长的绿灯时间为
[0037][0038]式中，为导向运输车辆n需延长的绿灯时间；为导向运输车辆n的车头到达检测器的时间；为当前信号周期下导向运输车辆n所在信号相位的绿灯结束时间；
[0039]第二种，若目标导向运输车辆到达交叉口停车线时信号相位处于红灯状态，实施红灯早断策略，该情况下，目标导向运输车辆通过交叉口需早断的红灯时间为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、实时获取导向运输车辆和社会车辆的运行状态以及交叉口信号的开放状态，形成车路协同环境下的综合交通状态信息；S2、根据所述综合交通状态信息，判定目标导向运输车辆是否触发优先请求，目标导向运输车辆触发优先请求的，进入步骤S3；S3、生成同时包含目标导向运输车辆优先请求与待执行优先请求的自适应信号周期，判定所述自适应信号周期的关联信号相位是否满足多优先请求合并约束；S4、当关联信号相位满足多优先请求合并约束时，根据所述综合交通状态信息，判定所述自适应信号周期的综合效益是否优于当前信号周期的综合效益；S5、当所述自适应信号周期的综合效益优于当前信号周期的综合效益时，将目标导向运输车辆的优先请求添加至待执行的优先请求序列中，使用最新接收的自适应信号周期覆盖信号配时方案中的当前信号周期，实现多导向运输车辆信号优先请求的协同处置。2.如权利要求1所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S1具体包括：S1.1从路面与路侧检测器获取导向运输车辆和社会车辆的运行状态数据，从信号控制处理器获取交叉口信号的开放状态数据，所述导向运输车辆的运行状态数据包括瞬时速度、瞬时加速度、所处车道及位置、列车编组及长度、列车荷载和运行线路，所述社会车辆的运行状态数据包括瞬时速度、瞬时加速度和所处车道及位置，所述信号的开放状态数据包括当前相位剩余时间、信号周期、相位分布和相位长度；S1.2根据所述导向运输车辆和社会车辆的运行状态数据以及信号的开放状态数据，建立导向运输车辆和社会车辆运行状态和交叉口信号开放状态间的映射关系，融合形成车路协同环境下的综合交通状态信息。3.如权利要求1所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：S2.1根据车路协同环境下的综合交通状态信息，计算触发检测器的目标导向运输车辆从检测器到达交叉口停车线所需时间，公式为式中，为导向运输车辆n从检测器到达交叉口停车线所需时间；l
stop
为检测器与交叉口停车线间的距离；为导向运输车辆n前方至交叉口停车线路段间其它导向运输车辆和社会车辆的平均运行速度；μ为的误差项，服从均值为0方差为σ2的标准正态分布，以反映导向运输车辆运行时间的随机波动特性；S2.2根据目标导向运输车辆触发检测器时信号相位所处状态，确定目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件，利用约束条件判定目标导向运输车辆是否触发优先请求。4.如权利要求3所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S2.2分为两种情况，
第一种为：若目标导向运输车辆触发检测器时信号相位处于绿灯状态，目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件为先请求的约束条件为式中，为导向运输车辆n所在信号相位的绿灯剩余时间；为导向运输车辆n通过交叉口所需的专用清空时间；q
n
为导向运输车辆n的编组数目；l
unit
为导向运输车辆单位编组的车身长度；为导向运输车辆n的设定转向速度；κ为的误差项，服从均值为0方差为α2的标准正态分布，以反映导向运输车辆转向时间的随机波动特性；第二种为：若目标导向运输车辆触发检测器时信号相位处于红灯状态，目标导向运输车辆触发优先请求的约束条件为式中，为导向运输车辆n所在信号相位的红灯剩余时间，r
min
为该相位的最小红灯时间。5.如权利要求1所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S3具体包括：S3.1根据目标车辆到达交叉口停车线时信号相位所处状态，确定要实施的策略，计算目标导向运输车辆该策略下所需的信号优先时间；S3.2生成该策略下包含目标导向运输车辆优先请求的信号周期；S3.3从信号控制处理器读取待执行的优先请求信息，所述待执行的优先请求信息包括每个优先请求的触发时间、所在相位、优先时间和结束时间；S3.4从信号相位最小绿灯时间和多请求累计优先时间两个层面，建立多优先请求合并约束，以确保导向运输车辆信号优先不会对社会车辆的正常运行造成过度干扰；S3.5根据所述包含目标导向运输车辆优先请求的信号周期以及待执行的优先请求信息，判定目标导向运输车辆的优先请求与待执行的优先请求是否处于相同信号相位，生成同时包含目标导向运输车辆优先请求与待执行优先请求的自适应信号周期，判定关联信号相位是否满足所述多优先请求合并约束。6.如权利要求5所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S3.1分为两种情况：第一种，若目标导向运输车辆到达交叉口停车线时信号相位处于绿灯状态，则实施绿灯延长策略，该策略下，目标导向运输车辆通过交叉口需延长的绿灯时间受列车编组及长度的影响，需预留保证导向运输车辆全部编组与绿灯时间内通过交叉口的专用清空时间，需延长的绿灯时间为
式中，为导向运输车辆n需延长的绿灯时间；为导向运输车辆n的车头到达检测器的时间；为当前信号周期下导向运输车辆n所在信号相位的绿灯结束时间；第二种，若目标导向运输车辆到达交叉口停车线时信号相位处于红灯状态，实施红灯早断策略，该情况下，目标导向运输车辆通过交叉口需早断的红灯时间为式中，为导向运输车辆n需早断的红灯时间；为当前信号周期下导向运输车辆n所在信号相位的绿灯开始时间。7.如权利要求5所述的一种多请求响应下导向运输车辆动态信号优先控制方法，其特征在于，所述S3.2分为两种情况：第一种，当采用绿灯延长策略时，延长当前周期目标导向运输车辆优先信号相位的绿灯时间，即需延长的绿灯时间，压缩下一周期该优先信号相位的绿灯时间，以保证后续信号周期免受影响，所得信号周期即为包含目标导向运输车辆优先请求的信号周期；第二种，当采用红灯早断策略时，压缩当前周期目标导向运输车辆优先信号相位的前置相位的绿灯时间，即需早断的红灯时间，提前当前周期目标导向运输车辆优先信号相位，补偿下一周期该优先信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚恩建，郇宁，沈昊，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：