本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，具體涉及一種交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、作為城市交通的主要組成部分，交叉口的車(chē)輛通行情況，直接關(guān)系到城市的交通情況。交叉口的信號(hào)燈控制時(shí)間關(guān)系到道路交通的可靠性，能有效避免交叉口交通癱瘓的發(fā)生。目前網(wǎng)聯(lián)交通環(huán)境下的城市道路交叉口控制方法主要分為兩部分：一部分為信號(hào)控制，另一部分無(wú)信號(hào)控制。

2、對(duì)信號(hào)控制而言，城市道路中主要有三種信號(hào)的相位模式，第一種相位模式為首先放行相對(duì)的直行車(chē)輛，隨后放行相對(duì)的左轉(zhuǎn)車(chē)輛；第二種相位模式為四個(gè)方向逐一放行；第三種相位模式為相對(duì)的直行和左轉(zhuǎn)車(chē)輛同時(shí)放行；受限于道路交通情況復(fù)雜，車(chē)輛密度峰值差距大，且現(xiàn)階段cav滲透率低，采用固定控制信號(hào)燈相位控制交叉口車(chē)輛，難以滿足整個(gè)交叉口車(chē)輛通行的安全高效要求。而對(duì)于無(wú)信號(hào)燈的控制，僅停留在理論研究階段還未真正應(yīng)用于實(shí)際。

3、因此，為解決城市道路網(wǎng)聯(lián)混行復(fù)雜交通特性下車(chē)輛安全高效行駛問(wèn)題，需要一種交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制方法及系統(tǒng)，能夠?yàn)榻徊婵诘耐ㄐ行屎桶踩孢m提供技術(shù)支撐，降低了城市道路交通擁堵?tīng)顩r及提高了城市路網(wǎng)的韌性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制方法及系統(tǒng)，能夠?yàn)榻徊婵诘耐ㄐ行屎桶踩孢m提供技術(shù)支撐，降低了城市道路交通擁堵?tīng)顩r及提高了城市路網(wǎng)的韌性。

2、本發(fā)明的交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制方法，包括：

3、構(gòu)建車(chē)輛行駛策略，使得車(chē)輛按照所述車(chē)輛行駛策略進(jìn)行行駛；

4、構(gòu)建信號(hào)燈控制策略，使得紅綠燈的時(shí)間比例隨車(chē)輛滲透率和車(chē)道飽和度的變化而變化；

5、對(duì)到達(dá)核心通行區(qū)的車(chē)輛進(jìn)行協(xié)同控制引導(dǎo)，使得車(chē)輛高效通過(guò)核心通行區(qū)。

6、進(jìn)一步，所述車(chē)輛行駛策略包括：

7、車(chē)輛在到達(dá)第二停車(chē)線時(shí)，接受調(diào)控指令，進(jìn)入設(shè)定的車(chē)道中；在綠燈亮起時(shí)，第二停車(chē)線前的相應(yīng)相位的車(chē)輛全部駛出，第二停車(chē)線后的車(chē)輛進(jìn)入規(guī)定的車(chē)道；其中，所述第二停車(chē)線距離前方交叉口有s米；

8、對(duì)即將到達(dá)第二停車(chē)線處車(chē)輛的速度和加速度進(jìn)行如下約束：

9、

10、其中，和代表第i輛cav的x軸方向的速度和加速度，x軸正方向?yàn)橹赶蚪徊婵诘姆较?；和代表第i輛cav在x軸方向的最大速度和最大加速度；ttci和ttcmin分別是車(chē)輛實(shí)際預(yù)碰撞時(shí)間與最小預(yù)碰撞時(shí)間；cav表示網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車(chē)輛；

11、車(chē)輛在駕駛過(guò)程中的抖動(dòng)約束為：

12、|jerki|≤jerkmax；

13、其中，jerki表示第i輛cav的抖動(dòng)，jerkmax表示允許抖動(dòng)的最大值；

14、車(chē)輛在換道過(guò)程中的橫向穩(wěn)定性約束為：

15、|βi|≤arctan(0.02μg)；

16、其中，βi為與橫向穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)的偏移率，μ為輪胎-路粘附系數(shù)，g為重力加速度；

17、對(duì)車(chē)輛之間的行駛間距和速度差進(jìn)行如下約束：

18、δpi≥δpmin,|δvi|≤δvmax；

19、其中，δpi和δvi分別為前車(chē)與本車(chē)的位置間距和速度差；δpmin和δvmax分別是車(chē)輛間的最小安全距離和最大速度差。

20、進(jìn)一步，所述車(chē)輛行駛策略還包括路權(quán)調(diào)度方案：

21、按照設(shè)定的檢測(cè)周期進(jìn)行如下循環(huán)處理：

22、若可變車(chē)道為cav專(zhuān)用道路，則進(jìn)入步驟a；若可變車(chē)道為混合車(chē)道，則進(jìn)入步驟b；

23、a.計(jì)算車(chē)道飽和度rl，若rl∈[0，ε1]，則cl,1累加1，否則，進(jìn)入步驟a1；

24、al.若rl∈[ε2，1]，則cl，2累加1；否則，cl，1＝cl，2＝0；其中，ε1、ε2分別為低飽和度閾值與高飽和度閾值；cl，1為低飽和度轉(zhuǎn)換指數(shù)；cl，2為高飽和度轉(zhuǎn)換指數(shù)；

25、b.計(jì)算車(chē)道飽和度rl，若rl≥ε2，則cl，1累加1，cl，2＝0；否則，cl，1＝cl，2＝0；

26、通過(guò)步驟a或b的處理，得到參數(shù)cl＝max{cl，1，cl，2}；若cl＝3，則改變中間車(chē)道狀態(tài)，并使得cl，1＝cl，2＝0。

27、進(jìn)一步，步驟a中，

28、其中，vl為專(zhuān)用車(chē)道l的交通流量，pl，cav為專(zhuān)用車(chē)道l中cav的滲透率，hbl為專(zhuān)用車(chē)道的飽和車(chē)頭時(shí)距；gl，k為第k周期專(zhuān)用車(chē)道l的綠燈時(shí)長(zhǎng)；

29、步驟b中，

30、其中，bl，2為車(chē)道組中直行混合車(chē)道的條數(shù)；bl，3為車(chē)道組中直行加右轉(zhuǎn)的混合駕駛車(chē)道的條數(shù)。

31、進(jìn)一步，所述信號(hào)燈控制策略包括：

32、設(shè)計(jì)車(chē)道l一個(gè)路口的綠燈時(shí)長(zhǎng)gl，k為：

33、

34、其中，vl為車(chē)道l的交通流量，sl為車(chē)道l飽和時(shí)的流量，信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)c為：

35、

36、phf為峰值小時(shí)因子，qi為高峰小時(shí)需求量，qmax為高峰小時(shí)設(shè)計(jì)量；ll是車(chē)道l上車(chē)輛因啟動(dòng)或故障所損失的時(shí)間；yl為車(chē)道l的流率比；rl,des為道路被設(shè)計(jì)時(shí)的期望車(chē)道飽和度。

37、進(jìn)一步，對(duì)到達(dá)核心通行區(qū)的車(chē)輛進(jìn)行協(xié)同控制引導(dǎo)，具體包括：

38、構(gòu)建簡(jiǎn)化的車(chē)輛模型：

39、

40、

41、β＝arctan[lr/(lf+lr)tanδf]；

42、

43、u(t)＝[ax，δf]t；

44、其中，表示對(duì)車(chē)輛狀態(tài)變量x的導(dǎo)數(shù)，vx是縱向速度，是偏航角，(xg，yg)車(chē)輛重心的坐標(biāo)，ax前輪縱向加速度，δf為轉(zhuǎn)向角，β是測(cè)滑角，lf、lr為前后輪軸距；

45、將交叉口處的整個(gè)交通系統(tǒng)作為大聯(lián)盟，將單個(gè)cav作為單人聯(lián)盟，構(gòu)建結(jié)合了大聯(lián)盟和單人聯(lián)盟的模糊聯(lián)盟；

46、采用模糊聯(lián)盟博弈方法，對(duì)決策變量ax與δf進(jìn)行控制，并對(duì)決策消耗函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得cav在信號(hào)控制的交叉口獲得良好的駕駛性能；其中，所述決策消耗函數(shù)包括駕駛安全消耗函數(shù)以及通過(guò)效率消耗函數(shù)，所述駕駛安全消耗函數(shù)包括縱向、橫向和車(chē)道保持安全的消耗函數(shù)。

47、一種交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制系統(tǒng)，包括車(chē)輛行駛單元、信號(hào)燈單元以及協(xié)同引導(dǎo)單元；

48、所述車(chē)輛行駛單元，用于構(gòu)建車(chē)輛行駛策略，使得車(chē)輛按照所述車(chē)輛行駛策略進(jìn)行行駛；

49、所述信號(hào)燈單元，用于構(gòu)建信號(hào)燈控制策略，使得紅綠燈的時(shí)間比例隨車(chē)輛滲透率和車(chē)道飽和度的變化而變化；

50、所述協(xié)同引導(dǎo)單元，用于對(duì)到達(dá)核心通行區(qū)的車(chē)輛進(jìn)行協(xié)同控制引導(dǎo)，使得車(chē)輛高效通過(guò)核心通行區(qū)。

51、進(jìn)一步，所述車(chē)輛行駛策略包括：

52、車(chē)輛在到達(dá)第二停車(chē)線時(shí)，接受調(diào)控指令，進(jìn)入設(shè)定的車(chē)道中；在綠燈亮起時(shí)，第二停車(chē)線前的相應(yīng)相位的車(chē)輛全部駛出，第二停車(chē)線后的車(chē)輛進(jìn)入規(guī)定的車(chē)道；其中，所述第二停車(chē)線距離前方交叉口有s米；

53、對(duì)即將到達(dá)第二停車(chē)線處車(chē)輛的速度和加速度進(jìn)行如下約束：

54、

55、其中，和代表第i輛cav的x軸方向的速度和加速度，x軸正方向?yàn)橹赶蚪徊婵诘姆较?；和代表第i輛cav在x軸方向的最大速度和最大加速度；ttci和ttcmin分別是車(chē)輛實(shí)際預(yù)碰撞時(shí)間與最小預(yù)碰撞時(shí)間；cav表示網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車(chē)輛；

56、車(chē)輛在駕駛過(guò)程中的抖動(dòng)約束為：

57、|jerki|≤jerkmax；

58、其中，jerki表示第i輛cav的抖動(dòng)，jerkmax表示允許抖動(dòng)的最大值；

59、車(chē)輛在換道過(guò)程中的橫向穩(wěn)定性約束為：

60、|βi|≤arctan(0.02μg)；

61、其中，βi為與橫向穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)的偏移率，μ為輪胎-路粘附系數(shù)，g為重力加速度；

62、對(duì)車(chē)輛之間的行駛間距和速度差進(jìn)行如下約束：

63、δpi≥δpmin，|δvi|≤δvmax；

64、其中，δpi和δvi分別為前車(chē)與本車(chē)的位置間距和速度差；δpmin和δvmax分別是車(chē)輛間的最小安全距離和最大速度差。

65、進(jìn)一步，所述車(chē)輛行駛策略還包括路權(quán)調(diào)度方案：

66、按照設(shè)定的檢測(cè)周期進(jìn)行如下循環(huán)處理：

67、若可變車(chē)道為cav專(zhuān)用道路，則進(jìn)入步驟a；若可變車(chē)道為混合車(chē)道，則進(jìn)入步驟b；

68、a.計(jì)算車(chē)道飽和度rl，若rl∈[0，ε1]，則cl,1累加1，否則，進(jìn)入步驟a1；

69、a1.若rl∈[ε2，1]，則cl，2累加1；否則，cl，1＝cl，2＝0；其中，ε1、ε2分別為低飽和度閾值與高飽和度閾值；cl，1為低飽和度轉(zhuǎn)換指數(shù)；cl，2為高飽和度轉(zhuǎn)換指數(shù)；

70、b.計(jì)算車(chē)道飽和度rl，若rl≥ε2，則cl，1累加1，cl，2＝0；否則，cl，1＝cl，2＝0；

71、通過(guò)步驟a或b的處理，得到參數(shù)cl＝max{cl，1，cl，2}；若cl＝3，則改變中間車(chē)道狀態(tài)，并使得cl，1＝cl，2＝0。

72、進(jìn)一步，所述信號(hào)燈控制策略包括：

73、設(shè)計(jì)車(chē)道l一個(gè)路口的綠燈時(shí)長(zhǎng)gl,k為：

74、

75、其中，vl為車(chē)道l的交通流量，sl為車(chē)道l飽和時(shí)的流量，信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)c為：

76、

77、phf為峰值小時(shí)因子，qi為高峰小時(shí)需求量，qmax為高峰小時(shí)設(shè)計(jì)量；ll是車(chē)道l上車(chē)輛因啟動(dòng)或故障所損失的時(shí)間；yl為車(chē)道l的流率比；rl，des為道路被設(shè)計(jì)時(shí)的期望車(chē)道飽和度。

78、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開(kāi)的一種交叉口混合交通環(huán)境下車(chē)輛路側(cè)引導(dǎo)控制方法及系統(tǒng)，通過(guò)建立路權(quán)切換和自適應(yīng)信號(hào)燈控制體系，所有車(chē)輛根據(jù)所調(diào)度的路權(quán)信息與信號(hào)燈信息，在所規(guī)定的第二停車(chē)線處進(jìn)行首次調(diào)節(jié)，并在核心通行區(qū)進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，以提高道路通行效率和安全；根據(jù)城市復(fù)雜的交通情況，更新道路行駛策略，優(yōu)化信號(hào)控制的方案，對(duì)提高交叉口車(chē)輛通行能力，減少交通擁堵和預(yù)防安全事故有重要作用。