信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法技术

本发明专利技术提出了信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，所述方法包括如下步骤：(1)通过路侧单元设施收集信号交叉口区域内的车辆信息和信号信息；(2)将信号交叉口区域划分为观测区和控制区，通过车辆信息对控制区内的车辆进行动力学建模；(3)通过控制智能网联车辆将混合交通流车辆划分为智能网联车引导的车辆编队，并保持编队稳定；(4)基于当前信号状态，以最小化交通延误和交通风险为目标设置目标函数，对编队的轨迹进行求解；(5)基于深度强化学习算法，计算出当前交叉口交通状态下的最优相位。本发明专利技术可以根据信号交叉口的实时交通状态，控制混合交通流组成编队，能够快速准确地实现信号自适应优化，减少其中的计算量，能够提高混合交通流环境下信号交叉口的交通效率和安全性能。的交通效率和安全性能。的交通效率和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法


[0001]本专利技术涉及交通安全和交通控制领域，尤其涉及信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法。

技术介绍

[0002]交叉口是道路交通网络中的关键组成节点，来自不同方向的冲突车流需在交叉口共享有限的时间和空间资源，因此交叉口也通常是交通网络中的主要瓶颈节点，易发生交通堵塞和事故。传统的信号优化方法仅仅针对交通信号进行优化，无法提前对车流进行控制以达到平滑交通流的目的，仍会造成较大的交通振荡。随着智能网联车辆的出现，对进口道车辆的轨迹进行控制成为了可能。未来很长一段时间内，我国都将处于智能网联车辆和人工驾驶车辆混行的状态，因此通过智能网联车辆对人工驾驶汽车进行控制，根据实时信号状态以智能网联车辆引导的编队形式对车辆轨迹进行规划，基于车辆信息利用深度强化学习算法对信号进行优化，将会大幅减少信号交叉口的交通延误和交通冲突。现有的针对智能网联环境下的交叉口信号优化研究较少，鲜有的个别研究仅仅考虑了所有车辆均为智能网联车辆场景下的优化，且主要的优化目标为降低交叉口的延误，并未考虑因信号设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、收集信号交叉口各走向车道的车辆信息、交通信号信息；基于路测单元设施收集信号交叉口的信号信息、以及该交叉口区域的车辆信息，统计交叉口各走向车道上车辆数量、车辆的位置、速度、以及各走向车道的信号配时；S2、将信号交叉口区域按预设距离划分为观测区和控制区，所述控制区在车道停止线之前，基于实际交叉口交通信号信息对控制区内的智能网联车辆和人工驾驶车辆分别进行动力学建模，构建交通流模型；S3、通过控制智能网联车辆将信号交叉口区域的车辆划分为智能网联车辆引导的车辆编队，并根据实时交通信号和交通状态对各车辆进行编队，同时根据编队中车辆的车间距计算相邻车辆的位置误差保持编队稳定；S4、基于当前交通信号状态、以及步骤S3的车辆编队，以最小化交通延误和最低交通风险为目标构建目标函数并求解，获得编队轨迹；S5、采用DDPG深度强化学习算法，在连续动作空间中计算信号定时计划，优化当前交叉口交通状态下的最优相位。2.根据权利要求1所述的信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，其特征在于，步骤S2中，采用最优速度模型对人工驾驶车辆进行建模，如下式：其中，表示第i辆车在t时刻的速度求导，即加速度；V[ε
i
(t)]表示车辆的期望速度函数，ε
i
(t)＝x
i
‑1‑
x
i
为第i辆车和第i
‑
1辆车之间的间隔，α
h
和β
h
表示驾驶人的反应参数。3.根据权利要求1所述的信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，其特征在于，步骤S2中，对智能网联车辆进行建模如下式：其特征在于，步骤S2中，对智能网联车辆进行建模如下式：其特征在于，步骤S2中，对智能网联车辆进行建模如下式：其中，x
i
(t)，v
i
(t)，a
i
(t)，u
i
(t)分别代表第i辆车在t时刻的位置，速度，加速度和期望加速度，τ代表一阶惯性环节车辆控制器的惯性时间常数。4.根据权利要求3所述的信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，其特征在于，步骤S3中，根据实时交通信号和交通状态对各车辆进行编队，具体包括如下步骤S301至S305：S301、判断进入控制区的目标智能网联车辆前方是否存在车辆，是则执行步骤S302；否则执行步骤S303；S302、判断该目标智能网联车辆与前方距离最近车辆的车距是否超出预设检测范围，是则执行步骤S305；否则执行步骤S303；S303、将该目标智能网联车辆与前方距离最近智能网联车辆进行通信，并判断前方车辆数目是否符合预设编队车辆数目，是则执行步骤S305；否则执行步骤S304；
S304、令该目标网联车辆追赶前车并加入前车的编队；S305、将该目标网联车辆作为新编队的领头车辆，并于前方编队车辆保持预设编队距离。5.根据权利要求4所述的信号交叉口混合交通流环境车辆轨迹与信号协调控制方法，其特征在于，步骤S3中，根据编队中车辆的车间距计算相邻车辆的位置误差保持编队稳定包括如下步骤：S311、针对各个编队，根据车辆车间距计算车间距与期望车间距的误差如下式：e
i
(t)＝ε
i
‑
x
d
＝ε
i
‑
(hv
i
+l)e
i,1
(t)＝ε
i,1
(t)
‑
(i
‑
1)x
d
＝(x1‑
x
i
)
‑
(i
‑
1)x
d
其中，ε
i
(t)＝x
i
‑1‑
x
i
为第i辆车和第i
‑
1辆车之间的间隔，ε
i,1
(t)＝x1‑
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭延永，岳全胜，刘攀，刘佩，吴秀梅，陈晓薇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：