一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法技术

本发明专利技术公开了一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法，包括：通过驾驶员发出的出发请求获取相应的起讫点信息；构建路网结构图；采用分级诱导的方式，对道路车辆进行实时动态诱导。本发明专利技术分别从路网、路径及路段三个层面对车辆进行诱导，并将下一级阻抗实时往上一级反馈进行路网阻抗更新。同时，本发明专利技术对干线公路实时阻抗函数，提出了新的计算方法，同时考虑了干线公路大小型车辆的相互影响，道路突发事件造成的阻抗的突变和交叉口自身及转向延误三方面因素。该方法的使用，不仅可以提高干线公路交通运行效率，还增加了路径诱导的精确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法


[0001]本专利技术涉及智慧交通中干线公路车辆路径诱导
，具体而言涉及一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法。

技术介绍

[0002]干线公路作为公路网的重要骨干，发挥着举足轻重的交通运输和交通走廊的作用。然而目前对于干线公路交通管控技术的研究相对较少，且缺乏针对性。
[0003]交通诱导是智能交通系统的重要环节，对于缓解拥堵、改善行车环境、保障交通运行安全发挥着不可或缺的作用。一方面可以辅助驾驶员选择行驶路径，提高出行效率；另一方面，通过合理的路径规划诱导，可以均衡路网交通流分布。但是目前对于路径的诱导规划多基于静态最短路方法，然而交通状况是随时发生变化的，所以传统的路径诱导方法，并不能体现路网运行状况的变化，当路网内发生突发拥堵时，无法进行路径规避，导致拥堵加剧。
[0004]随着车联网技术的发展，车辆在进入路网的同时，即可与路侧设施及云计算平台进行信息交互，获得丰富的行驶数据和实时路况信息。故云计算平台可以根据路网阻抗信息对路网内车辆进行实时动态的分级诱导。在传统最短路径的基础上考虑路网动态阻抗变化，逐步选择最优路径。然而现有技术中尚未提出有效的能够将路网动态阻抗变化融入最优路径选择的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法，同时考虑了干线公路大小型车辆的相互影响，道路突发事件造成的阻抗的突变和交叉口自身及转向延误三方面因素。该方法的使用，不仅可以提高干线公路交通运行效率，还增加了路径诱导的精确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术实施例提出了一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法，所述诱导方法包括以下步骤：
[0008]通过驾驶员发出的出发请求获取相应的起讫点信息；
[0009]构建路网结构图；
[0010]采用分级诱导的方式，对道路车辆进行实时动态诱导：
[0011]一级诱导：从路网层面出发，基于路网结构图，对发出出发请求的车辆进行相对路径规划，得到起讫点之间可通行路径集合L，组成可达路径的集合为：L＝{l1,l2,
…
l
n
}，其中l
i
为第i条可达路径；
[0012]二级诱导：从路径层面出发，根据可达路径的集合，基于当前路网阻抗，计算起讫点之间的阻抗值，得到阻抗最小的最优路径L
*
，构成最优路径的路段组合为：L
*
＝{l
i1
,l
i2
,
…
l
ij
}，其中l
ij
为路径i上的第j个路段；
[0013]三级诱导：从路段层面出发，通过流量加载的形式，以交叉口为节点，计算组成最优路径的各路段当前阻抗，同时将路段实时交通状况按照一定时间周期更新到路网阻抗中，使三级诱导的结果对二级诱导和一级诱导的过程进行正向反馈。
[0014]可选地，所述构建路网结构图的过程包括以下步骤：
[0015]获取连接城乡不穿越城镇的普通国省干线；
[0016]去除低等级支路，该低等级支路包括低等级农村公路和大型车辆不可通行的含桥隧路段；
[0017]以交叉口作为节点，交叉口间的路段作为边，构建路网结构图。
[0018]可选地，所述一级诱导的过程包括以下步骤：
[0019]利用车联网实时信息感知与交互能力，提取道路动态实时交通信息，转化成道路实时交通阻抗，为车辆规划阻抗最优路径；该道路动态实时交通信息包括车辆类型、交通流量和车辆位置；其中，通过道路等级对阻抗的影响来限定不同车辆类型和路径搜索范围。
[0020]可选地，所述通过道路等级对阻抗的影响来限定不同车辆类型和路径搜索范围包括以下步骤：
[0021]将车辆类型分为大型客货运车辆和小型轿车；
[0022]计算路网阻抗作为初始阻抗，提出如下路段阻抗函数模型：
[0023][0024]式中，为小型车车交通量为大型客货车交通量为时，路段a的整体行程时间；t0(a)为交通量为自由流时，路段a的行程时间；C
a
为路段a的通行能力；a1，a2，β1，β2为模型参数，根据道路上大、小型车辆的交通量、历史车速调查数据、道路等级采用最小二乘法确定。
[0025]可选地，所述二级诱导的过程包括以下步骤：
[0026]将一级诱导过程得到的阻抗最优路径分隔为多个路段，并根据实时路段的交通状况，计算每个路段的道路阻抗和交叉口延误阻抗；
[0027]遍历下游路径综合阻抗，对比各路径阻抗值，确定阻抗值最小的路径作为初始最优路径L
*
；综合阻抗为路段阻抗、交叉口阻抗和突变阻抗之和。
[0028]可选地，所述将一级诱导过程得到的阻抗最优路径分隔为多个路段，并根据实时路段的交通状况，计算每个路段的道路阻抗和交叉口延误阻抗的过程包括以下步骤：
[0029]根据车联网技术实时获取路径上各类车型的交通量，根据下述公式计算得到路径上各路段阻抗值：
[0030][0031]式中，为路段a的整体行程时间，n是路径上的路段总数；
[0032]获取网联车辆以及RSU检测得到的突发事件类型，饥饿和现场状况预测事件造成拥堵可能持续时间，作为突变阻抗T*；
[0033]根据下述公式计算得到第k个交叉口转向延误的阻抗：
[0034]y
k
(α,β)＝{f(k),l(k),r(k)}
[0035]式中，k为α、β之间节点，f(k),l(k),r(k)分别为在k点直行、左转和右转时的延误阻抗；采用Webster延误公式计算各方向延误时间t作为方向阻抗，阻抗；采用Webster延误公式计算各方向延误时间t作为方向阻抗，其中t为延误时间，C为信号周期，g为绿灯时间，x为饱和度，q为进口道交通流量；
[0036]则路径上交叉口延误为：
[0037][0038]可选地，所述将路段实时交通状况按照一定时间周期更新到路网阻抗中，使三级诱导的结果对二级诱导和一级诱导的过程进行正向反馈的过程包括以下步骤：
[0039]S1，根据最优路径计算车辆在最优路径当前节点到达下一节点阻抗值；
[0040]S2，判断当前节点与下一节点间是否发生阻抗突变，如是则返回一级诱导，重新规划阻抗最优路径，同时向上游车辆以及路侧设施发送造成阻抗突变的原因及现场情况，由路侧设施和云计算中心判断影响范围，预测原路径通行时间，以及推荐绕行路径行程时间，对上游受影响范围内路径进行阻抗更新；否则进入S3；
[0041]S3，判断下一交叉口是否为终点，若是则结束诱导；否则以当前交叉口为新的起点驶往下一节点；
[0042]S4，确定车辆到达下一节点的时间，并在车辆进入诱导区域时更新下游路段交通阻抗，选择到终点阻抗最小的路径；更新诱导路径并返回S1；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述诱导方法包括以下步骤：通过驾驶员发出的出发请求获取相应的起讫点信息；构建路网结构图；采用分级诱导的方式，对道路车辆进行实时动态诱导：一级诱导：从路网层面出发，基于路网结构图，对发出出发请求的车辆进行相对路径规划，得到起讫点之间可通行路径集合L，组成可达路径的集合为：L＝{l1,l2,
…
l
n
}，其中l
i
为第i条可达路径；二级诱导：从路径层面出发，根据可达路径的集合，基于当前路网阻抗，计算起讫点之间的阻抗值，得到阻抗最小的最优路径L
*
，构成最优路径的路段组合为：L
*
＝{l
i1
,l
i2
,
…
l
ij
}，其中l
ij
为路径i上的第j个路段；三级诱导：从路段层面出发，通过流量加载的形式，以交叉口为节点，计算组成最优路径的各路段当前阻抗，同时将路段实时交通状况按照一定时间周期更新到路网阻抗中，使三级诱导的结果对二级诱导和一级诱导的过程进行正向反馈。2.根据权利要求1所述的车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述构建路网结构图的过程包括以下步骤：获取连接城乡不穿越城镇的普通国省干线；去除低等级支路，该低等级支路包括低等级农村公路和大型车辆不可通行的含桥隧路段；以交叉口作为节点，交叉口间的路段作为边，构建路网结构图。3.根据权利要求1所述的车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述一级诱导的过程包括以下步骤：利用车联网实时信息感知与交互能力，提取道路动态实时交通信息，转化成道路实时交通阻抗，为车辆规划阻抗最优路径；该道路动态实时交通信息包括车辆类型、交通流量和车辆位置；其中，通过道路等级对阻抗的影响来限定不同车辆类型和路径搜索范围。4.根据权利要求3所述的车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述通过道路等级对阻抗的影响来限定不同车辆类型和路径搜索范围包括以下步骤：将车辆类型分为大型客货运车辆和小型轿车；计算路网阻抗作为初始阻抗，提出如下路段阻抗函数模型：式中，为小型车车交通量为大型客货车交通量为时，路段a的整体行程时间；t0(a)为交通量为自由流时，路段a的行程时间；C
a
为路段a的通行能力；a1，a2，β1，β2为模型参数，根据道路上大、小型车辆的交通量、历史车速调查数据、道路等级采用最小二乘法确定。5.根据权利要求1所述的车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述二级诱导的过程包括以下步骤：将一级诱导过程得到的阻抗最优路径分隔为多个路段，并根据实时路段的交通状况，
计算每个路段的道路阻抗和交叉口延误阻抗；遍历下游路径综合阻抗，对比各路径阻抗值，确定阻抗值最小的路径作为初始最优路径L
*
；综合阻抗为路段阻抗、交叉口阻抗和突变阻抗之和。6.根据权利要求5所述的车联网环境下的干线公路交通诱导方法，其特征在于，所述将一级诱导过程得到的阻抗最优路径分隔为多个路段，并根据实时路段的交通状况，计算每个路段的道路阻抗和交叉口延误阻抗的过程包括以下步骤：根据车联网技术实...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴干，王闪闪，包伟鹏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：