本發(fā)明屬于交通工程領域，提供一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下優(yōu)先路權車輛多請求通行的交叉口控制方法。

背景技術：

1、優(yōu)先路權車輛(priority?right-of-way?vehicle,prv)指執(zhí)行特定任務或響應國家相關政策在一定期限內(nèi)對道路時空資源使用權限高于社會車輛的載運工具，包括救援、防災、醫(yī)療、軍事、警務等應急車輛和brt、有軌電車等公共交通工具。傳統(tǒng)交通環(huán)境下車輛多優(yōu)先通行請求控制大多采用公交優(yōu)先策略，如綠燈延長、紅燈早斷和插入專用相位，但存在：(1)難以預測車輛到達交叉口的時間，無法保證提供優(yōu)先服務的可靠性；(2)基于先到先服務策略的效果比不提供優(yōu)先級更差；(3)同優(yōu)先級prv在不同相位放行產(chǎn)生的沖突會額外增加交叉口的負擔。

2、研究表明，網(wǎng)聯(lián)汽車的交通信號優(yōu)先能顯著提升交通系統(tǒng)的流動性和安全性。鑒于此，本發(fā)明擬：(1)通過網(wǎng)聯(lián)技術(v2x)來解決車輛到達時刻預測不準的問題，提升優(yōu)先通行控制的可靠性；(2)基于車道響應同優(yōu)先級prvs間的請求，不僅可以減少prv的延誤，還能有效降低社會車輛因信號干擾而產(chǎn)生的等待時間，提升整體交通的流動性，以減輕交叉口的負擔。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述問題，提出一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下優(yōu)先路權車輛多請求通行交叉口控制方法。

2、本發(fā)明涉及一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下優(yōu)先路權車輛多請求通行交叉口控制方法，包括如下步驟：

3、步驟一：采集交叉口范圍內(nèi)所有prvs及其前方車輛的運行信息，劃分prvs的優(yōu)先級；

4、步驟二：判斷prvs通行相位間的沖突關系；

5、步驟三：確定不同優(yōu)先級prvs同時請求的放行策略；

6、步驟四：確定同優(yōu)先級prvs同時請求的放行策略。

7、進一步地，步驟一中，利用v2x技術采集交叉口范圍內(nèi)所有prvs及其前方車輛的運行信息，包括位置、速度、加速度、prv類型等。根據(jù)prv類型和實時動態(tài)信息，對所有prvs進行優(yōu)先級劃分。優(yōu)先級基于車輛類型、請求時間、相對位置等因素進行評估，確定優(yōu)先級評分si的模型如下：

8、si＝w1ti+w2ri+w3pi

9、式中，w1、w2、w3分別為車輛類型、請求時間和相對位置的權重系數(shù)；ti為車輛類型的基礎優(yōu)先級；ri為車輛請求時間的相對評分，按時間順序遞增賦值；pi為車輛相對位置的評分，與交叉口的距離越近評分越高。

10、進一步地，步驟二中，多prv請求的通行相位之間可能存在沖突，判斷這些沖突關系對確定交叉口信號控制的通行策略至關重要。以圖2所示交叉口為例，表1為prv通行相位之間的沖突關系。

11、表1prv通行相位的沖突關系

12、

13、可以使用0-1變量來表示相位間的沖突情況，相位順序則約束如下：

14、

15、μ(j,phj)+μ(phj,j)＝1

16、式中，j為通行相位；phj為可能與相位j沖突的相位；phj為相位j的沖突相位集。為相位phj與相位j不沖突；否則，二者沖突。μ(j,phj)＝1表示相位j結束后的下一相位為phj；否則，相位j結束后的下一相位不是phj。

17、進一步地，步驟三中，不同優(yōu)先級prvs同時請求通行的放行策略分為兩種情況：一種是同相位放行，即在同一個信號相位內(nèi)對多輛不同優(yōu)先級的prvs同時放行，采用紅燈早斷、綠燈延長和插入專用相位等策略；另一種是不同相位放行，即根據(jù)車輛的優(yōu)先級在不同的信號相位內(nèi)依次放行，以確保高優(yōu)先級車輛能夠在其指定的相位內(nèi)優(yōu)先通行，從而優(yōu)化整體交通流量和安全性。

18、對于不同相位放行策略，需要進一步分析。(1)判斷當前相位是否有prv能優(yōu)先通行，若存在，則優(yōu)先放行這部分prvs；(2)若當前相位無prv優(yōu)先通行，則對prvs通行相位分類；(3)根據(jù)步驟一得出的優(yōu)先級評分，取每一類prv通行相位中最高的評分，再從高到低調(diào)整相序。

19、sphi＝max(s1,s2,l,si)

20、phaseprvs＝sort(sph1,sph2,l,sphi)

21、式中，sphi為每一類prv通行相位中最高的prv優(yōu)先級評分；phaseprvs為按照評分從高到低排序后的相序。

22、進一步地，步驟四中，同樣地，同優(yōu)先級prvs同時請求通行的放行策略也分為兩種情況：一種是同相位放行，即在同一個信號相位內(nèi)對多輛同優(yōu)先級的prvs同時放行，采用紅燈早斷、綠燈延長和插入專用相位等策略；另一種是不同相位放行，即在不同的信號相位內(nèi)對多輛同優(yōu)先級的prvs放行，具體策略如下：

23、(1)若當前相位有prv能優(yōu)先通行，則優(yōu)先放行這部分prvs。

24、(2)若當前相位無prv優(yōu)先通行，則按照表1對prv通行相位進行分類。當所有prv通行相位間無沖突時，基于車道組對相位進行組合排序，如圖2所示；當所有prv通行相位都互相沖突時，基于車道建立沖突區(qū)域，采取無信號交叉口優(yōu)先通行策略；當所有prv通行相位既有沖突的部分又有不沖突的部分時，優(yōu)先放行通行相位不沖突的且prv數(shù)量最多的車道組，再放行剩下所有沖突的prvs。

25、設prvs的通行相位為m、n，且m≠n。若將m和n車道組同時放行；若n∈phm，基于prvs所在的車道在交叉口內(nèi)部建立沖突區(qū)域，誘導或操縱prvs及其前方車輛依次通過沖突區(qū)域，具體如圖3所示。

26、若沖突prv在t0時刻與前方車輛組成車隊，且以vcross行駛通行交叉口，則沖突prv車隊抵達第k沖突區(qū)的時間區(qū)間為：

27、ts,k＝[xprv,k(t0)-q(dv+ds)]/vcross

28、te,k＝[xprv,k(t0)+β·l+ds+dprv]/vcross+ts,k

29、iprv,k＝[ts,k,te,k]

30、式中，β為沖突prv所在車道組的車道數(shù)量；l為車道寬度(m)；xprv,k(t0)為沖突prv在t0時刻距第k沖突區(qū)上邊界的距離(s)；q為沖突prv前方車輛的數(shù)量；dv、ds、dprv為普通車輛長度、安全距離、prv長度(m)；vcross為交叉口限速(m/s)；iprv,k為沖突prv通過第k沖突區(qū)域的時間區(qū)間(s)；ts,k、te,k為沖突prv抵達沖突區(qū)域上、下邊界的時刻。

31、為交錯通行，距離沖突prv較近的沖突車道組中每條車道頭車抵達沖突區(qū)上邊界的時刻應晚于te,k，距離prv較遠的沖突車道組中最長車隊駛離沖突區(qū)下邊界的時刻應早于ts,k，距離prv較遠的沖突車道組且不在隊列的車抵達沖突區(qū)上邊界的時刻應晚于te,k，即：

32、tu+x0/v0>te,k

33、xz＝max(x1,x2,l,xα)

34、tu+(xz+β·l+dz+ds)/vz<ts,k

35、tu+(xz+1-ds)/vz+1>te,k

36、式中，tu為車道組u的綠燈開啟時刻(s)；x0為離沖突prv較近的沖突車道組中每條車道頭車距沖突區(qū)上邊界的距離(m)；v0為離沖突prv較近的沖突車道組中車隊的速度(m/s)；xα為離prv較遠的沖突車道組每個車隊中的最后一輛車距沖突區(qū)下邊界的距離(m)；xz為離prv較遠的沖突車道組每個車隊中的最后一輛車距沖突區(qū)上邊界的最大距離(m)；dz為離prv較遠的沖突車道組中最大的隊列長度(m)；vz為離prv較遠的沖突車道組中車隊的速度(m/s)；xz+1為離prv較遠的沖突車道組中最長隊列之后的車輛距沖突區(qū)上邊界的距離(m)；vz+1為離prv較遠的沖突車道組中最長隊列之后的車輛的速度(m/s)。

37、操縱cavs或誘導chvs以相應的速度行駛，計算得出v0、vz、vz+1的最大/最小值。

38、有益效果

39、本發(fā)明提供一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下優(yōu)先路權車輛多請求通行交叉口控制方法，通過網(wǎng)聯(lián)技術(v2x)來解決預測車輛到達時刻不準的問題，提升優(yōu)先通行控制的可靠性。同時，基于車道響應同優(yōu)先級prvs之間的請求，不僅可以減少優(yōu)先車輛的延誤，還能有效降低社會車輛因信號干擾而產(chǎn)生的等待時間，提升交叉口整體通行效率8％以上。