城市道路紧急车辆优先通行方法技术

本发明专利技术涉及一种城市道路紧急车辆优先通行方法，在线路中路口上游为保证协调相位能正常锁定计算的保险位置设定为上游理想预警保险位置；根据GPS实时数据、GIS城市路网数据、联网信控路口数据、联网信控路口信号配时相关数据、排队长度数据，通过路段匹配、路口上游理想预警保险位置计算、预计到达下游路口时间计算，来计算锁定时刻，根据锁定时刻实时预估紧急车辆到达路口前可进行相位驻留的最早与最晚时刻，根据预估时刻启动优先通行；紧急车辆根据优先通行通过路口后，对通过的线路上社会车辆进行通行补偿。可在保障车辆尽快通行、无建议速度限制、无需过多交通保障人员的基础上，有效降低对社会车辆的影响，实现整体通行效率最优。效率最优。效率最优。

【技术实现步骤摘要】
城市道路紧急车辆优先通行方法


[0001]本专利技术涉及一种智能交通技术，特别涉及一种城市道路紧急车辆优先通行方法。

技术介绍

[0002]城市道路交通拥堵、交通信号灯周期性特性的影响下，驾驶员通行时间较自由流行程时间大幅度增加。针对承担特殊任务的紧急救援车辆，为一定程度上减少社会人民群众的生命、财产安全，专业的医疗、消防救援、治安处理是目的，牺牲小部分社会车辆的通行权益，合理车速下争分夺秒到达事件现场是途径。由此城市道路中特殊紧急车辆的优先通行方法亟待研究。
[0003]车辆的优先通行方法大致包含以下几类，一是通过实时交通状态规划最快到达目的地的线路，按照信号实时灯色提供合理的建议行驶速度，此种方法针对线路不固定的场景，可保证平稳速度驾驶、少停车，但因交通拥堵、绿灯周期性影响无法保证较高的运行速度，故不能实现较高等级的车辆优先；二是采用延长、提前、插入、跳跃特殊功能实现车辆优先，一般用于公交优先场景，此种方法一般适用于常态化多次发生的优先，不适用于单次紧急发生的情况；三是信号机系统针对固定线路，通过相位驻留的形式，预先配置线路及优先相位实现优先，此种方法在进行相位驻留时因未结合实际路况与相位状态，提前较长时间对路口进行相位驻留，会对社会车辆产生很大的通行影响；四是根据固定线路提前安排好人手，步进手动对信号灯进行控制实现优先，此种方案若线路过长，人力耗费较大，且人工经验较多，依然会出现对社会车辆影响较大的情况；五是采用快速绿波法进行临时协调控制，此种方法需保证车辆在指定的时间区间经过路口，且对于线路较长的线路，随行驶距离的增大，运行速度的波动，效果逐渐减弱。

技术实现思路

[0004]针对优先通行权力的车辆尽可能少受社会车辆影响快速通行的问题，提出了一种城市道路紧急车辆优先通行方法，基于车辆GPS实时数据、GIS城市路网数据、卡口数据、信号配时相关数据、排队长度数据等，通过地图匹配、预警位置计算、运行速度计算、锁定时刻等的计算，实时预估车辆到达路口前进行相位驻留(锁定)的最早与最晚时刻，并在紧急事件发生后对线路上社会车辆进行通行补偿。本专利技术针对固定线路设计，只需要在车辆开始运行时启动优先模块，在无指定速度限制、较少人工依赖的基础上，可保证车辆到达路口时为绿灯，同时最晚时刻的计算也尽可能减少了对社会车辆的影响。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种一种城市道路紧急车辆优先通行方法，具体包括如下步骤：
[0006]1)在城市路网固定线路上，将车辆通过每个联网信控路口的通行方向对应的相位定义为协调相位，在线路中路口上游为保证协调相位能正常锁定设定的保险位置定义为上游理想预警保险位置；
[0007]2)根据GPS实时数据、GIS城市路网数据、联网信控路口数据、联网信控路口信号配
时相关数据、排队长度数据，通过路段匹配、路口上游理想预警保险位置计算、预计到达下游路口时间计算，来计算锁定时刻，根据锁定时刻实时预估紧急车辆到达路口前可进行相位驻留的最早与最晚时刻，根据预估时刻启动优先通行；
[0008]3)紧急车辆根据优先通行通过路口后，对通过的线路上社会车辆进行通行补偿。
[0009]进一步，所述步骤2)中路段匹配将实时运行的车辆与城市路网匹配起来，实时判断车辆在路网上的精确位置，便于后续相位驻留开始时间的计算，路段匹配具体包括：
[0010]1)、地图匹配：
[0011]应用GIS服务计算GPS点前后位移距离及有效的方向角进行备选路段匹配；针对匹配的备选路段，采用方向角和投影距离计算匹配指数，最终选择匹配指数最小的路段作为匹配成功路段，并输出路段对应路段起点路口编号start_cross_no即经纬度坐标(start_lon,start_lat)、路段终点路口编号end_cross_no与经纬度坐标(end_lon,end_lat)、与起点路口距离distance_TostartRoute、与终点路口距离distance_ToLastRoute、GPS投影点坐标(projection_lon,projection_lat)、路段长度route_distance、与下游各路口的距离distance_down_effective_site；
[0012]2)路段有效性变更判断：
[0013]GPS坐标发生变化时，若匹配路段未发生变化，即路段无变更，无需进行变更有效性判别计算；若路段发生了变化，记录首次发生变更的GPS点为p，则最后一个未发生变化的点p
‑
1，当前GPS点为f，f≥p，变更前路段为j，根据相关配置表找到当前路段j的下游相邻路段集—左转、直行、右转，同时判断变更路段是否为相邻路段，若是进入步骤2.2)，否则进入变更进入步骤2.3)；
[0014]2.1)与变更前路段终点计算：
[0015]经过路段j的GPS点f与路段j的终点的距离为：
[0016][0017]其中，distance_fromLastRoute
fj
为经过路段j的GPS点f与路段j的终点的距离；(end_lon,end_lat)路段终点路口end_cross_no的经纬度，由GIS服务输出；(projection_lon,projection_lat)为GPS投影点坐标经纬度，由GIS服务输出。
[0018]2.2)变更路段为相邻路段判断：
[0019]判断distance_fromLastRoute
fj
是否大于相邻路段默认最小距离Min_Distance_NearRoad＝15米，若大于则认为是有效变更，输出匹配的新路段；否则为非有效变更，非有效变更时，与变更前匹配路段保持一致；
[0020]2.3)变更路段为非相邻路段判断：
[0021]判断distance_fromLastRoute
fj
是否大于非相邻路段默认最小距离Min_Distance_NotNearRoad＝500米，若大于则认为是有效变更，令change_type＝2，输出匹配的新路段；否则为非有效变更非有效变更时，与前点匹配路段保持一致，并进入下一步判断；
[0022]2.4)变更路段非相邻路段且连续变更无效：
[0023]若连续变更无效次数小于5，即distance_number＜Max_invalid_number,则确定
变更无效，Max_invalid_number为变更无效次数限制值，默认值取5，若连续5次变更均无效记录，即invalid_number≥Max_invalid_number，则记录当前点匹配的新路段编号，对新路段进行判断，若当前连续采集的GPS的3个点满足距离路段终点距离逐渐变大且距离路段起点距离逐渐变小，则输出“匹配无结果”；否则，变更有效，输出匹配的新路段，
[0024]距离路段终点距离逐渐变大且距离路段起点距离逐渐变小即：
[0025]distance_ToLastRoute
f
＞distance_To本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)在城市路网固定线路上，将车辆通过每个联网信控路口的通行方向对应的相位定义为协调相位，在线路中路口上游为保证协调相位能正常锁定设定的保险位置定义为上游理想预警保险位置；2)根据GPS实时数据、GIS城市路网数据、联网信控路口数据、联网信控路口信号配时相关数据、排队长度数据，通过路段匹配、路口上游理想预警保险位置计算、预计到达下游路口时间计算，来计算锁定时刻，根据锁定时刻实时预估紧急车辆到达路口前可进行相位驻留的最早与最晚时刻，根据预估时刻启动优先通行；3)紧急车辆根据优先通行通过路口后，对通过的线路上社会车辆进行通行补偿。2.根据权利要求1所述城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于，所述步骤2)中路段匹配将实时运行的车辆与城市路网匹配起来，实时判断车辆在路网上的精确位置，便于后续相位驻留开始时间的计算，路段匹配具体包括：1)、地图匹配：应用GIS服务计算GPS点前后位移距离及有效的方向角进行备选路段匹配；针对匹配的备选路段，采用方向角和投影距离计算匹配指数，最终选择匹配指数最小的路段作为匹配成功路段，并输出路段对应路段起点路口编号start_cross_no即经纬度坐标(start_lon,start_lat)、路段终点路口编号end_cross_no与经纬度坐标(end_lon,end_lat)、与起点路口距离distance_TostartRoute、与终点路口距离distance_ToLastRoute、GPS投影点坐标(projection_lon,projection_lat)、路段长度route_distance、与下游各路口的距离distance_down_effective_site；2)路段有效性变更判断：GPS坐标发生变化时，若匹配路段未发生变化，即路段无变更，无需进行变更有效性判别计算；若路段发生了变化，记录首次发生变更的GPS点为p，则最后一个未发生变化的点p
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1，当前GPS点为f，f≥p，变更前路段为j，根据相关配置表找到当前路段j的下游相邻路段集—左转、直行、右转，同时判断变更路段是否为相邻路段，若是进入步骤2.2)，否则进入变更进入步骤2.3)；2.1)与变更前路段终点计算：经过路段j的GPS点f与路段j的终点的距离为：其中，distance_fromLastRoute
fj
为经过路段j的GPS点f与路段j的终点的距离；(end_lon,end_lat)路段终点路口end_cross_no的经纬度，由GIS服务输出；(projection_lon,projection_lat)为GPS投影点坐标经纬度，由GIS服务输出。2.2)变更路段为相邻路段判断：判断distance_fromLastRoute
fj
是否大于相邻路段默认最小距离Min_Distance_NearRoad＝15米，若大于则认为是有效变更，输出匹配的新路段；否则为非有效变更，非有效变更时，与变更前匹配路段保持一致；2.3)变更路段为非相邻路段判断：
判断distance_fromLastRoute
fj
是否大于非相邻路段默认最小距离Min_Distance_NotNearRoad＝500米，若大于则认为是有效变更，令change_type＝2，输出匹配的新路段；否则为非有效变更非有效变更时，与前点匹配路段保持一致，并进入下一步判断；2.4)变更路段非相邻路段且连续变更无效：若连续变更无效次数小于5，即distance_number＜Max_invalid_number,则确定变更无效，Max_invalid_number为变更无效次数限制值，默认值取5，若连续5次变更均无效记录，即invalid_number≥Max_invalid_number，则记录当前点匹配的新路段编号，对新路段进行判断，若当前连续采集的GPS的3个点满足距离路段终点距离逐渐变大且距离路段起点距离逐渐变小，则输出“匹配无结果”；否则，变更有效，输出匹配的新路段，距离路段终点距离逐渐变大且距离路段起点距离逐渐变小即：distance_ToLastRoute
f
＞distance_ToLastRoute
f+1
且distance_TostartRoute
f
＜distance_TostartRoute
f+1
distance_ToLastRoute为GPS投影点与路段终点路口距离，由GIS服务输出；distance_TostartRoute为GPS投影点与路段起点路口距离，由GIS服务输出。3.根据权利要求1所述城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于，所述步骤2)中路口上游理想预警保险位置计算，反向赋予各路口一个动态位置，一旦到达该位置，协调相位即进入随时可驻留的状态，计算具体包括：A、车辆排队清除时间计算：queue_clear_time＝queue_number*aver_time，其中，queue_clear_time为排队清除时间，单位：秒；queue_number为排队长度，辆排队长度有实时数据时接入雷达实时排队长度数据，若无暂时使用配置数据；aver_time为每辆车通过路口的平均时间，s，通过实际过程数据产生的饱和车头时距计算得到；B、预警保险时间计算：预警保险时间是指车辆到达路口之前，提前预警才能保证协调相位正常锁定的时间，即计算的保险时间,其中，warning_time为预警保险时间，单位：秒；lock_min_greentime为相位驻留时，各相位最短绿灯时间，单位：秒；min_cycle为相位驻留最小周期时间，单位：秒；i为相位编号，相位数量和协调相位可通过配置表获得；C、路口与对应上游理想预警位置距离计算：warning_distance＝warning_time*speedThreMin，其中，warning_distance为联网信控路口与对应上游理想预警位置距离，m；speedThreMin为车辆运行速度的下限值，10m/s。4.根据权利要求1所述城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于，所述步骤2)中预计到达下游路口时间计算，通过对到达下游路口的距离与旅行速度的分别计算，得到预计
到达下游路口的时间与时刻，具体包括：行驶速度计算：通过滑动时间窗的方法计算行驶速度，选择最近Sliding_time秒GPS点的行程速度平均值，Sliding_time建议取5
‑
10秒，假设当前点前Sliding_time秒内有Sliding_gps_number个点，则当车辆行驶的平均速度计算公式如下：T1为GPS数据更新时间，根据项目获取，本算法针对频率为固定值时展开；若数据未累计到Sliding_time秒，则车辆平均行程速度选用已更新GPS点数据的平均值；动态平均速度计算：aver_speed为车辆平均行程速度，m/s；distance_tostart为当前位置与起点之间的距离，m；travel_time为旅行时间，秒，travel_time＝FDT_TIME
gps点
‑
path_start_time，FDT_TIME
gps点
为所取Sliding_time秒内所有GPS点的数据时间，path_start_time为线路开始时间，线路启动时获取的时间；计算预计到达下游各路口的时间：estimate_travel_time＝distance_down_effective_site/aver_speedestimate_travel_time为到达下游各联网信控路口的时间，秒；计算预计到达下游各路口的时刻：接收GPS数据时的时间current_time即最新一条数据的fdt_time为数据采集时刻，而不是数据回传或更新时刻，estimate_travel_datetime＝current_time+estimate_travel_timeestimate_travel_datetime为预计到达下游各联网信控路口的时刻。5.根据权利要求1所述城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于，所述步骤2)中计算锁定时刻,通过对车辆到达各个关键位置的判断，进行相位驻留时相位跳过不跳过两种情况进行分析，从而计算锁定最早时刻、最晚时刻,最早时刻代表可立即锁定时刻，最晚时刻代表过了此时刻就无法锁定的时刻，根据计算的锁定最早时刻、最晚时刻给出实时锁定状态，包括未到达预警位置时、已越过预警位置未到达路口且来的及锁定时、已越过预警位置未到达路口且来不及锁定时三种位置及信号状态。6.根据权利要求1至5中任意一项所述城市道路紧急车辆优先通行方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学晨，王雪雪，徐克宁，曹毅，华建记，刘晓谦，刘正杰，王维，邹阳，高旭升，
申请(专利权)人：上海电科智能系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：