本發(fā)明屬于智能交通安全控制領域，具體涉及一種車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法。

背景技術：

對于信號控制交叉口一個相位的機動車而言，信號燈色的變化遵循綠燈—黃燈—紅燈—綠燈的順序依次更迭，循環(huán)運轉(zhuǎn)。綠燈間隔時間是指相互沖突的兩股交通流從失去通行權的上一股交通流綠燈結(jié)束時刻到得到通行權的下一股交通流的綠燈開始時刻之間的時間間隔，設置綠燈間隔時間的作用是避免下一相位綠燈頭車與上一相位末通過交叉口的尾車在交叉口范圍內(nèi)交通沖突點處相撞。它由兩相鄰相位間的黃燈時間與全紅時間之和組成，即

T＝A+AR

式中T為綠燈間隔時間，A為黃燈時間，AR為全紅時間。傳統(tǒng)的綠燈間隔時間是黃燈時間和全紅時間的總和，為了保障交通安全，按照固定車流量來計算確定的，存在一定的時間浪費，在一定程度上降低了通行效率。

針對上述問題，國內(nèi)外研究人員提出了車路協(xié)同環(huán)境下的交通控制系統(tǒng)來進行信號公知，在提高交叉口通行效率、降低交叉口交通事故方面取得了一定的效果，但也存在一些不足?，F(xiàn)的方法雖然加強了駕駛員和交通信號機之間的聯(lián)系，但是忽略了可能發(fā)生的交通沖突對交通安全和通行效率的影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法，使車輛減少停車延誤，以提高道路的通行效率并減少環(huán)境污染。

本發(fā)明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、實時獲取檢測區(qū)域內(nèi)車輛運行狀態(tài)信息；其中檢測區(qū)域包括從位于進口車道的檢測起止線開始到通過路口的區(qū)域；

S2、黃燈時間分析：當前相位剩余綠燈時間小于1s時，根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)的車輛運行狀態(tài)信息，對接下來的黃燈時間進行分析和優(yōu)化；綠燈時間結(jié)束后，當前相位進入黃燈時間；

S3、全紅時間分析：當前相位剩余黃燈時間小于1s時，根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)的車輛運行狀態(tài)信息，對接下來的全紅時間進行分析和優(yōu)化；黃燈時間結(jié)束后，當前相位進入紅燈時間；全紅時間指當前相位黃燈結(jié)束至下一相位綠燈開始的時間間隔；

S4、紅燈時間結(jié)束，進入綠燈時間；

S5、當前相位結(jié)束，下一相位循環(huán)S1至S4；

所述S2中對黃燈時間進行分析和優(yōu)化的具體方法為：

2.1、判斷在檢測區(qū)域內(nèi)有無車輛在系統(tǒng)默認黃燈時間內(nèi)有車輛既不能在停止線內(nèi)安全停下，也不能在黃燈結(jié)束前通過停止線，若沒有，則按系統(tǒng)默認黃燈時間設置黃燈時間；

2.2、當在系統(tǒng)默認黃燈時間內(nèi)有車輛既不能在停止線內(nèi)安全停下，也不能在黃燈結(jié)束前通過停止線時，稱這些車輛為兩難車輛，對兩難車輛按以下公式計算所需黃燈時間：

A為車輛所需的黃燈時間，單位s；t₀為駕駛員看到黃燈所需的反應時間，為預設值，單位s；v為車輛的實時車速，采集得到，單位m/s；a為車輛的實時加速度，采集得到，單位m/s²；g為坡度，為預設常數(shù)；

計算所有兩難車輛所需黃燈時間進行向上取整得到約束時間，然后選取小于預設的最大黃燈時間A_max的最大約束時間，作為優(yōu)化后的黃燈時間；

所述S3中對全紅時間進行分析和優(yōu)化的具體方法為：

設當前相位車輛行駛路線與下一相位綠燈車輛行駛路線的交點為沖突點；設當前相位黃燈熄滅前最后一刻有一車輛通過停止線，設該車輛為當前沖突車輛；

分別計算當前沖突車輛行駛至沖突點的時間t_a，和下一相位綠燈第一輛車輛行駛至沖突點的時間t_b，單位均為s；那么全紅時間為t_a-t_b后向上取整。

按上述方法，所述的2.1按以下方法具體判斷：當位于檢測區(qū)域內(nèi)的所有車輛均滿足下述不等式時，按系統(tǒng)默認黃燈時間設置黃燈時間；

S_n為車輛距離停止線的距離，單位m；L_n為車身長度，為預設值，單位m；t₀為駕駛員看到黃燈所需的反應時間，為預設值，單位s；v_n為車輛的實時車速，采集得到，單位m/s；a_n為車輛的實時加速度，采集得到，單位m/s²；A為默認黃燈時間，為預設值，單位s；

不滿足上述不等式的車輛均為兩難車輛。

按上述方法，所述的當前沖突車輛行駛至沖突點的時間t_a的計算方法具體為：t_a＝(S_a+L_a)/v_a；S_a為當前沖突車輛所通過的停止線到?jīng)_突點的路程，單位m；L_a為車身長度，為預設值，單位m；v_a為當前沖突車輛的車速，采集得到，單位m/s。

按上述方法，所述的下一相位綠燈第一輛車輛行駛至沖突點的時間t_b的計算方法具體為：

若下一相位綠燈第一輛車輛停在停止線處，由靜止起步加速通過交叉口，則其中S_b為下一相位綠燈第一輛車輛所在停止線到?jīng)_突點之間的路程，單位m；a_b為下一相位綠燈第一輛車輛的實時加速度，采集得到，單位m/s²；

若下一相位綠燈第一輛車輛保持一定速度通過停止線，駛向沖突點，則t_b＝S_b/v_b；其中S_b為下一相位綠燈第一輛車輛所在停止線到?jīng)_突點之間的路程，單位m；v_b為下一相位綠燈第一輛車輛的速度，采集得到，單位m/s。

按上述方法，所述的S3中，若沖突點為大于1個，則計算每個沖突點對應的全紅時間，取最大值。

按上述方法，所述的S3中，預設默認全紅時間和最大全紅時間，當計算出的全紅時間小于默認全紅時間，則設定全紅時間為默認全紅時間；當計算出的全紅時間大于最大全紅時間，則設定全紅時間為最大全紅時間。

按上述方法，所述的檢測起止線與所在進口道的停止線之間的距離為150m。

用于實現(xiàn)所述的車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法的信號輔助系統(tǒng)，其特征在于：它包括設置在車輛內(nèi)的智能車載設備、位于路側(cè)的路側(cè)信號機、以及交通信號燈；位于檢測區(qū)域內(nèi)的智能車載設備用于將采集到的本車車輛狀態(tài)信息發(fā)送給路側(cè)信號機；路側(cè)信號機用于根據(jù)采集到的檢測區(qū)域內(nèi)所有車輛的車輛狀態(tài)信息計算相位的黃燈時間和全紅時間，并發(fā)送給交通信號燈予以顯示。

本發(fā)明的有益效果為：本方法在車路協(xié)同環(huán)境下獲得每臺車輛的實時位置和速度信息，動態(tài)優(yōu)化綠燈間隔時間，在保障安全情況下，使車輛減少停車延誤，從而提高道路的通行效率并減少環(huán)境污染，在提高交叉口通行效率、降低交叉口交通事故方面可以取得良好的效果。

附圖說明

圖1為交通控制系統(tǒng)設置圖。

圖2為全紅時間交通沖突預測示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的方法流程圖。

圖中：1-路側(cè)信號機，2-檢測區(qū)域，3-停止線，4-檢測起止線，5-交通信號燈，6-沖突點，7-當前沖突車輛，8-下一相位綠燈第一輛車輛。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。

本發(fā)明提供一種車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法，如圖3所示，它包括以下步驟：

S1、實時獲取檢測區(qū)域內(nèi)車輛運行狀態(tài)信息；其中檢測區(qū)域包括從位于進口車道的檢測起止線開始到通過路口的區(qū)域；

S2、黃燈時間分析：當前相位剩余綠燈時間小于1s時，根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)的車輛運行狀態(tài)信息，對接下來的黃燈時間進行分析和優(yōu)化；綠燈時間結(jié)束后，當前相位進入黃燈時間；

S3、全紅時間分析：當前相位剩余黃燈時間小于1s時，根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)的車輛運行狀態(tài)信息，對接下來的全紅時間進行分析和優(yōu)化；黃燈時間結(jié)束后，當前相位進入紅燈時間；全紅時間指當前相位黃燈結(jié)束至下一相位綠燈開始的時間間隔；

S4、紅燈時間結(jié)束，進入綠燈時間；

S5、當前相位結(jié)束，下一相位循環(huán)S1至S4。

所述S2中對黃燈時間進行分析和優(yōu)化的具體方法為：

2.1、判斷在檢測區(qū)域2內(nèi)有無車輛在系統(tǒng)默認黃燈時間內(nèi)有車輛既不能在停止線3內(nèi)安全停下，也不能在黃燈結(jié)束前通過停止線3，若沒有，則按系統(tǒng)默認黃燈時間設置黃燈時間。按以下方法具體判斷：當位于檢測區(qū)域2內(nèi)的所有車輛均滿足下述不等式時，按系統(tǒng)默認黃燈時間設置黃燈時間；

S_n為車輛距離停止線3的距離，單位m；L_n為車身長度，為預設值，單位m，通常取6m；t₀為駕駛員看到黃燈所需的反應時間，為預設值，單位s，通常為1s；v_n為車輛的實時車速，采集得到，單位m/s；a_n為車輛的實時加速度，采集得到，單位m/s²；A為默認黃燈時間，為預設值，單位s，通常為2s；

不滿足上述不等式的車輛均為兩難車輛。

2.2、當在系統(tǒng)默認黃燈時間內(nèi)有車輛既不能在停止線內(nèi)安全停下，也不能在黃燈結(jié)束前通過停止線3時，稱這些車輛為兩難車輛，對兩難車輛按以下公式計算所需黃燈時間：

A為車輛所需的黃燈時間，單位s；t₀為駕駛員看到黃燈所需的反應時間，為預設值，單位s，通常取1s；v為車輛的實時車速，采集得到，單位m/s；a為車輛的實時加速度，采集得到，單位m/s²；g為坡度，為預設常數(shù)，用小數(shù)表示；

計算所有兩難車輛所需黃燈時間進行向上取整得到約束時間，然后選取小于預設的最大黃燈時間A_max的最大約束時間，作為優(yōu)化后的黃燈時間。

為了保證安全，實際應用中A_max通常取第85百分位車速v₈₅對應的黃燈時間，即

由于在黃燈期間，還有一部分車輛接著綠燈信號繼續(xù)通過停止線，為了防止該車輛與下一相位綠燈第一輛車輛發(fā)生碰撞，必須設置一定的全紅時間，全紅時間指本相位黃燈末至下一相位綠燈初的時間間隔。所述S3中對全紅時間進行分析和優(yōu)化的具體方法為：

如圖2所示，設當前相位車輛行駛路線與下一相位綠燈車輛行駛路線的交點為沖突點6；設當前相位黃燈熄滅前最后一刻有一車輛通過停止線3，設該車輛為當前沖突車輛7；

分別計算當前沖突車輛7行駛至沖突點的時間t_a，和下一相位綠燈第一輛車輛8行駛至沖突點的時間t_b，單位均為s；那么全紅時間為t_a-t_b后向上取整。

所述的當前沖突車輛7行駛至沖突點的時間t_a的計算方法具體為：t_a＝(S_a+L_a)/v_a；S_a為當前沖突車輛7所通過的停止線3到?jīng)_突點的路程，單位m；L_a為車身長度，為預設值，單位m；v_a為當前沖突車輛7的車速，采集得到，單位m/s。

所述的下一相位綠燈第一輛車輛8行駛至沖突點6的時間t_b的計算方法具體為：

若下一相位綠燈第一輛車輛8停在停止線3處，由靜止起步加速通過交叉口，則其中S_b為下一相位綠燈第一輛車輛8所在停止線3到?jīng)_突點6之間的路程，單位m；a_b為下一相位綠燈第一輛車輛8的實時加速度，采集得到，單位m/s²；

若下一相位綠燈第一輛車輛8保持一定速度通過停止線3，駛向沖突點6，則t_b＝S_b/v_b；其中S_b為下一相位綠燈第一輛車輛8所在停止線3到?jīng)_突點6之間的路程，單位m；v_b為下一相位綠燈第一輛車輛8的速度，采集得到，單位m/s。

由于交叉口可能存在多個進口道，所以當車輛通過交叉口時，可能會與不同的車輛發(fā)生多個沖突，車輛需要在下一相位綠燈第一輛車輛前通過所有沖突點6。所述的S3中，若沖突點6為大于1個，則計算每個沖突點6對應的全紅時間，取最大值。

所述的S3中，預設默認全紅時間和最大全紅時間，當計算出的全紅時間小于默認全紅時間，則設定全紅時間為默認全紅時間，本實施例中默認全紅時間取0s；當計算出的全紅時間大于最大全紅時間，則設定全紅時間為最大全紅時間，最大全紅時間是為了避免因系統(tǒng)故障或計算原因?qū)е碌倪^大的全紅時間而設置，本實施例中取10s。

本實施例中，所述的檢測起止線4與所在進口道的停止線3之間的距離為150m。

用于實現(xiàn)所述的車路協(xié)同環(huán)境下交通控制系統(tǒng)綠燈間隔時間動態(tài)調(diào)整方法的信號輔助系統(tǒng)，如圖1所示，它包括設置在車輛內(nèi)的智能車載設備、位于路側(cè)的路側(cè)信號機1、以及交通信號燈5；位于檢測區(qū)域2內(nèi)的智能車載設備用于將采集到的本車車輛狀態(tài)信息發(fā)送給路側(cè)信號機1；路側(cè)信號機1用于根據(jù)采集到的檢測區(qū)域2內(nèi)所有車輛的車輛狀態(tài)信息計算相位的黃燈時間和全紅時間，并發(fā)送給交通信號燈5予以顯示。

本實施例中，智能車載設備包括：信息采集模塊，用于通過GPS(全球定位系統(tǒng))技術采集并處理得到本車車輛實時的車輛狀態(tài)信息，車輛狀態(tài)信息包括車輛位置信息、車輛所在車道信息、車輛速度、加速度信息；車載無線通信模塊，采DSRC技術(專用短程通信技術)，將采集到的信息發(fā)送給路側(cè)信號機。

路側(cè)信號機包括：信息通信模塊，利用DSRC通信方式接收道路上的交通流信息；智能分析模塊，根據(jù)檢測區(qū)域中車輛實時的車輛狀態(tài)信息以及車身長度信息，計算出實時的綠燈間隔配時方案，包括當前優(yōu)化黃燈時間以及全紅時間，并動態(tài)調(diào)整交通信號燈配時方案。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的設計思想和特點，其目的在于使本領域內(nèi)的技術人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。