一种基于中转站的自动驾驶交叉口行人过街方法技术

本发明专利技术面向自动驾驶交叉口，设计了一种基于中转站的行人过街控制方法。在交叉口内部设置行人中转站，在交叉口各角落设置自动驾驶行人过街摆渡车，摆渡车将过街行人集中运送到中转站，再将中转站上到达需求角落一致的行人统一转运到目的角落。首先确定交叉口、中转站和行人过街摆渡车的基本信息，采集交叉口各角落和中转站上的行人过街需求量；其次，建立基于中转站的行人过街摆渡车行驶路径选择模型，根据各角落不同的行人需求量，为每辆行人过街摆渡车制定运行方案，确定行驶路径及在中转站与各节点的上下客人数。本发明专利技术针对无信号控制的自动驾驶交叉口，提供一种基于中转站的行人过街方法，使得行人过街安全得到保障的同时，提高交叉口的运行效率。高交叉口的运行效率。高交叉口的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中转站的自动驾驶交叉口行人过街方法


[0001]本专利技术属于智能交通控制领域，涉及针对自动驾驶交叉口行人过街的交通管控
，本专利技术在交叉口中心设置一个行人中转站，并基于中转站提出一种集中转运行人的方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶技术是当今交通领域研究的热点，也是未来交通发展的趋势。自动驾驶车辆在通行交叉口时能进行信息交互，按照一定的通行规则相互协作，避免交通冲突，无障碍通过交叉口，从而有效缓解交通拥堵，减少交通事故，且提高通行效率。在自动驾驶车辆相互穿插通行交叉口的同时，交叉口不再为行人过街设置信号灯和过街相位，而行人按无信号交叉口的过街方式通过交叉口，将会对自动驾驶车辆造成频繁的干扰，且难以保障过街行人的安全。
[0003]本专利技术在交叉口内部设置行人中转站，并在交叉口各角落设置行人过街摆渡车停靠点，由行人过街摆渡车从各交叉口角落将行人集中转运到中转站，再将中转站上的行人分别运送到目的过街需求点，从而实现行人的安全过街。本专利需解决的问题是，当同时有一辆或多辆行人过街摆渡车运行时，如何制定行人过街摆渡车的行驶方案，确定每辆行人过街摆渡车在各停靠点及中转站的上下客人数、最佳行驶路径，使得各交叉口角落的行人过街需求得到最大限度的满足。
[0004]经过现有技术的文献检索发现，针对考虑行人过街的自动驾驶交叉口交通控制研究，主要从分析行人和自动驾驶车辆之间的冲突，以及行人决策方面进行的研究较多，但对于在自动驾驶交叉口设置行人过街摆渡车的研究很少。目前没有在交叉口内部设置行人中转站，并根据行人过街需求，利用行人过街摆渡车集中运送行人，制定摆渡车运行方案的研究。

技术实现思路

[0005]技术问题：本专利技术在交叉口中心设置行人中转站，并基于中转站提供一种利用摆渡车集中转运行人的方法，确定摆渡车的运行方案，减少行人和车辆之间的冲突，在确保行人能够安全过街的同时提高行人过街的效率；
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的方法，包括如下步骤：步骤1：确定交叉口和行人中转站的基本信息，确定行人过街摆渡车的基本参数，采集交叉口各角落和中转站的行人过街需求量；步骤2：根据交叉口各角落和中转站上的行人过街需求量、行人过街摆渡车的数量、摆渡车的容量限制，建立载客量与行驶路径选择的约束条件；步骤3：根据行人过街摆渡车在各节点和中转站之间的运行时间，以所有行人过街摆渡车的行驶总时间最小为目标，计算每辆摆渡车在交叉口内部的最佳通行方案。
[0007]所述步骤1，包括如下步骤：
步骤11：采集交叉口和中转站的基本信息，包括：交叉口的类型、车道数及车道宽度，以及行人中转站的大小；确定行人过街摆渡车的基本参数，包括：行人过街摆渡车的数量，用N表示；第k辆行人过街摆渡车的容量，用C
k
表示，其中k∈N，单位为人；第k辆行人过街摆渡车在各节点的停靠时间用F
k
表示，单位为秒；第k辆行人过街摆渡车在中转站的停靠时间用F
′
k
表示，单位为秒；行人过街摆渡车在交叉口的停靠点分布在交叉口的四个角落，即1、2、3、4四个位置，每个位置可停靠1辆行人过街摆渡车，摆渡车在停靠点出发或到达；行人过街摆渡车出发节点集合用O表示，O＝{1,2,3,4}，到达节点集合用D表示，D＝{1,2,3,4}，出发节点用i表示，到达节点用j表示，其中i∈O,j∈D，使用i
→
j表示行人过街摆渡车由节点i出发经中转站后运行至到达节点j；当交叉口为Y型或T型交叉口时，行人过街摆渡车在交叉口的停靠点分布在交叉口的三个角落，即1、2、3三个位置；行人过街摆渡车在节点i、j之间行驶时间用c
i,j
表示，其中i∈O,j∈D，根据交叉口车道数、车道宽度及行人过街摆渡车的行驶速度计算c
i,j
；以行人过街摆渡车从节点i出发，经中转站后行驶至节点j的时间作为时间窗的长度。所述步骤2，根据交叉口各角落和中转站上的行人过街需求量、行人过街摆渡车的数量、摆渡车的容量限制，建立载客量与行驶路径选择的约束条件，包括如下步骤：步骤21：行人过街摆渡车从节点i出发后，只能行驶到某一个到达节点j，各角落停靠点仅允许停靠1辆行人过街摆渡车；r
t,k,i
→
j
表示第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车从节点i出发到节点j的轨迹，r
t,k,i
→
j
为二元决策变量，当r
t,k,i
→
j
＝1表示摆渡车在该轨迹通行，否则摆渡车不在该轨迹通行，轨迹r
t,k,i
→
j
满足公式(1)
‑
(3)的约束：(3)的约束：(3)的约束：设置第一个时间窗行人过街摆渡车的出发节点。当行人过街摆渡车的数量为1时，摆渡车从节点1出发，满足公式(4)约束；当行人过街摆渡车的数量为2时，摆渡车分别从节点1和节点2出发，满足公式(4)
‑
(5)；当行人过街摆渡车的数量为3时，摆渡车分别从节点1、节点2和节点3出发，满足公式(4)
‑
(6)约束：(6)约束：(6)约束：第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车的路径起点应为第t
‑
1个时间窗摆渡车行驶路径的终点，满足公式(7)约束：步骤22：第t个时间窗，出发节点为i且到达节点为j的行人需求量d
t,i
→
j
用公式(8)表示；公式(8)中，d
t
‑
1,i
→
j
表示第t
‑
1个时间窗，出发节点为i且到达节点为j的行人需求量；b
t
‑
1,k,i
→
j
表示第t
‑
1个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在出发节点i搭载到达节点为j的乘客人数；
第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在出发节点i搭载到达节点为j的实际行人数量b
t,k,i
→
j
满足公式(9)
‑
(14)约束：(14)约束：(14)约束：(14)约束：公式(9)
‑
(12)中，b
max,t,k,i
→
j
为中间变量，表示第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在节点i搭载到达节点为j的行人数量的最大值，单位为人；b
min,t,k,i
→
j
为中间变量，表示第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在节点i搭载到达节点为j的行人数量的最小值，单位为人；M为大正数；为人；M为大正数；考虑行人摆渡车的容量限制C
k
，第t个时间窗，第k辆摆渡车离开出发节点i的实际载客量L
t,k,i
满足公式(15)约束：步骤23：第t个时间窗，行人过街摆渡车到达中转站并完成下客后，中转站上过街方向为i
→
j的等待行人数量Q
t,i
→<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于中转站的自动驾驶交叉口行人过街方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：确定交叉口和行人中转站的基本信息，确定行人过街摆渡车的基本参数，采集交叉口各角落和中转站的行人过街需求量；步骤2：根据交叉口各角落和中转站上的行人过街需求量、行人过街摆渡车的数量、摆渡车的容量限制，设置载客量与行驶路径选择的约束条件；步骤3：根据行人过街摆渡车在各节点和中转站之间的运行时间，以所有行人过街摆渡车的行驶总时间最小为目标，计算每辆摆渡车在交叉口内部的最佳通行方案。2.根据权利要求1所述一种基于中转站的自动驾驶交叉口行人过街方法，其特征在于，所述步骤1，包含如下步骤：步骤11：采集交叉口和中转站的基本信息，包括：交叉口的类型、车道数及车道宽度，以及行人中转站的大小；确定行人过街摆渡车的基本参数，包括：行人过街摆渡车的数量，用N表示；第k辆行人过街摆渡车的容量，用C
k
表示，其中k∈N，单位为人；第k辆行人过街摆渡车在各节点的停靠时间用F
k
表示，单位为秒；第k辆行人过街摆渡车在中转站的停靠时间用F
′
k
表示，单位为秒；行人过街摆渡车在交叉口的停靠点分布在交叉口的四个角落，即1、2、3、4四个位置，每个位置可停靠1辆行人过街摆渡车，摆渡车在停靠点出发或到达；行人过街摆渡车出发节点集合用O表示，O＝{1，2，3，4}，到达节点集合用D表示，D＝{1，2，3，4}，出发节点用i表示，到达节点用j表示，其中i∈O，j∈D，使用i
→
j表示行人过街摆渡车由节点i出发经中转站后运行至到达节点j；当交叉口为Y型或T型交叉口时，行人过街摆渡车在交叉口的停靠点分布在交叉口的三个角落，即1、2、3三个位置；行人过街摆渡车在节点i、j之间行驶时间用c
i，j
表示，其中i∈O，j∈D，根据交叉口车道数、车道宽度及行人过街摆渡车的行驶速度计算c
i，j
；以行人过街摆渡车从节点i出发，经中转站后行驶至节点j的时间作为时间窗的长度。3.根据权利要求1所述一种基于中转站的自动驾驶交叉口行人过街方法，其特征在于，所述步骤2，包含如下步骤：步骤21：行人过街摆渡车从节点i出发后，只能行驶到某一个到达节点j，各角落停靠点仅允许停靠1辆行人过街摆渡车；r
t，k，i
→
j
表示第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车从节点i出发到节点j的轨迹，r
t，k，i
→
j
为二元决策变量，当r
t，k，i
→
j
＝1表示摆渡车在该轨迹通行，否则摆渡车不在该轨迹通行，轨迹r
t，k，i
→
j
满足公式(1)
‑
(3)的约束：(3)的约束：(3)的约束：设置第一个时间窗行人过街摆渡车的出发节点，当行人过街摆渡车的数量为1时，摆渡车从节点1出发，满足公式(4)约束；当行人过街摆渡车的数量为2时，摆渡车分别从节点1和节点2出发，满足公式(4)
‑
(5)；当行人过街摆渡车的数量为3时，摆渡车分别从节点1、节点2和节点3出发，满足公式(4)
‑
(6)约束：(6)约束：
第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车的路径起点应为第t
‑
1个时间窗摆渡车行驶路径的终点，满足公式(7)约束：步骤22：第t个时间窗，出发节点为i且到达节点为j的行人需求量d
t，i
→
j
用公式(8)表示；公式(8)中，d
t
‑
1，i
→
j
表示第t
‑
1个时间窗，出发节点为i且到达节点为j的行人需求量；b
t
‑
1，k，i
→
j
表示第t
‑
1个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在出发节点i搭载到达节点为j的实际载客量；第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在出发节点i搭载到达节点为j的实际行人数量b
t，k，i
→
j
满足公式(9)
‑
(14)约束：(14)约束：(14)约束：(14)约束：公式(9)
‑
(12)中，b
max，t，k，i
→
j
为中间变量，表示第t个时间窗，第k辆行人过街摆渡车在节点i搭载到达节点为j的行人数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，陈思雨，刘洋，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
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