CN104200681B - 一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，在距离交叉口停车线L处结合RFID设备完成公交车的识别，根据其他数据计算公交车到达下游交叉口的时间，当公交车通行方向与其他方向存在冲突，根据各个方向的优先判断权，结合避免冲突方法确定各个方向的不停车通行权，各个进口道停车线处RFID设备用来确认所公交车与距停车线L处时检测到的公交车为同一辆车，公交车通行方向信号灯由红灯转换为绿灯，以满足公交车在交叉口优先通行，且车载zigbee无线设备将速度等信息传输给被检测到的其它公交车辆；本发明通过对信号灯控制给予公交车优先通行的专用相位和采用策略避免了冲突的发生，改善无信号交叉口的安全性，同时提高公交车通过交叉口的效率。

Description

一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法

技术领域

本发明涉及交通领域，特别涉及一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法。

背景技术

随着经济的发展，汽车保有量不断增加，城市交通拥堵现象日益严重，公交优先是促进公共交通发展和缓解交通压力的有效措施，公交优先控制技术开始被提出并运用，如公交路网的规划和公交专用道的使用等，但其效果等还有待提高。虽然本公交车辆在公交专用道上行驶，但是不能使公交车到达交叉口时立即为绿灯相位通过交叉口，所以本专利采用信号控制在公交车通过交叉口时给与其专用相位，来减少公交车车辆在交叉口延误的时间实现公交信号优先。

平面交叉口是不同方向车辆产生冲突的集中区域，在采用感性式信号控制也会存在不同方向的冲突。随着车路协同技术的发展，公交车辆可以通过车与车之间的信息交互而获得全信息的驾驶环境，通过在车辆的控制系统中嵌入避免冲突的控制算法就能达到自动避免冲突的目的，使公交车不停车通过交叉口。

检索现有专利，己有的专利申请主要提出一个避免无信号交叉口车辆冲突的系统。中国专利申请号201210214879.0，专利名称《无信号交叉口车车协同避撞系统》中，车辆的中央处理器将采集到的自车运行状态和驾驶意图信息通过无线通信模块进行广播式发送，并且接收其他车辆的运行状态和驾驶意图信息，判断是否存在潜在碰撞；如果存在潜在碰撞，与中央处理器连接的所述制动控制模块会进行制动避免碰撞，与中央处理器连接的所述人机交互界面会显示预警信息，但是此系统没有应用到公交车通过信号交叉口过程中。

检索现有论文，己有的论文提供了一些消解交叉口冲突的算法。胡住在《湖南大学学报(自然科学版)(增刊)))》2004,31(6)上的"交叉口车辆避免碰撞方式有效性分析"通过比较冲突车辆的车头进入冲突区和车尾离开冲突区域的时间大小关系，通过比较汽车制动或减速以及加速所需的加速度与能达到的最大加速度,来判断各种避免碰撞方式的有效性,从而建立避免碰撞方式选择准则；但所采用的方法不仅需要采集自车与他车的加速度状态信息，进行冲突判断和避免所需要的数据信息过多。

本发明通过对交叉口信号灯的控制，在交叉口给予公交车方向优先通行权，并且避免在交叉口不同方向公交车冲突的发生，也减少公交车交叉口通行时的延误或停车行为，其保持计算的最佳车间间隔运行，提高了公交的运行效率的同时，可靠性高的避免冲突方法对于改善行车安全性及提高交叉口通行效率具有重要的现实意义，可以进一步增强公交的吸引力，使居民或乘客能方便地选用公交的优先出行方式，从而进一步解决城市拥堵问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，采用交叉口控制给予公交车通行的专用相位和策略避免了冲突的发生，与机动车相比有优先通行权，改善无信号交叉口的安全性，同时提高公交车通过交叉口的效率。

本发明方法适用于设置公交专用道的路段，按照道路方向和公交车行驶方向，将与公交站台相邻的两个交叉口称为上游交叉口和下游交叉口；

由道路、公交车到达、交叉口信号灯相位和公交车信息采集、公交车辆冲突识别、公交车辆冲突类型识别、公交车辆优先判断权的确定、公交车辆不停车通过权的确定、交叉口进口道停车线处公交车到达的确认、执行避免冲突的策略几个步骤循环组成。

整条路段上不能提供公交专用道时，在公交站台处和至下游交叉口之间的路段设置不是公交专用道时，把分隔机非车道的物理设施相应拓宽为公交专用道也可以满足要求，以最大的空间资源来实现交叉口公交优先策略。

每辆公交车预先安装zigbee信号发射接收装置、GPS定位系统、RFID发射接收识别装置，并且在交叉口各个方向的进口道停车线处和距下游交叉口进口道停车线L处时安装RFID发射接收识别装置，L为安装RFID发射接收识别装置位置到下游交叉口进口道停车线的距离，瞬时速度由自身的GPS定位系统测得；并预计算公交车到达所述进口道停车线时经过的路程L所采用的时间T_r：T_r＝L/v

其中v-该路段公交车正常行驶时的平均行驶速度，L-距下游交叉口各方向进口道停车线的距离。

交叉口每个方向分别设有机动车和公交车信号控制灯。

公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于距离L区间内行驶时：

(1)若其它方向没有检测到公交车的到达，则不存在交通冲突；

(2)若其它方向检测到公交车的到达时，则在当前时刻分别以各个方向存在冲突的每二个公交车辆状态信息为数据基础，利用车辆保持该运动行驶状态，进而判断在未来的一段时间内不同方向的车辆到达冲突点的时间差值是否在[0，l_冲突/v_冲突-(l_基准+l_车)/v_基准]区间内，从而判断公交车之间是否存在冲突。

l_基准是某方向车辆信息为数据基础时该方向的进口道停车线到冲突点的距离；

l_冲突是与基准车辆所在方向相冲突方向的进口道停车线到冲突点的距离；

v_冲突和v_基准分别是通过GPS检测到的基准车辆和与基准车辆相冲突的车辆速度。

所述冲突类型是根据在公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于L区间内行驶时间内检测其它方向有到公交车的到达，根据车辆不同方向存在交通冲突的特征把信号交叉口的冲突点区分为不同的类别，进而确定具体的冲突类型和个数：

(1)公交车通行方向与其它三个方向无冲突，即下游交叉口在检测时间内其它方向无公交车要通过交叉口；

(2)公交车直行方向A与另一方向直行方向D存在冲突；

(3)公交车直行方向A与二个直行方向D和C存在冲突；

(4)公交车直行方向A与对向左转方向B存在冲突；

(5)公交车直行方向A与另一方向左转方向C存在冲突；

(6)公交车直行方向A与对向左转方向B、另一方向左转方向C存在冲突；

(7)公交车直行方向A与对向直行方向B、另一方向左转方向C和左转方向D存在冲突；

(8)公交车直行方向与对向左转方向B、另一方向的左转方向C、直行方向D和存在冲突；

(9)公交车左转方向A与对向左转方向B、另一方向左转方向C、左转方向D存在冲突。

所述不同方向冲突车辆的优先判断权，是根据某方向的同一方向公交车之间的时间间隔与设定的车间间隔相差大于30s，或机动车方向的信号交叉口在转换相位前绿灯相位时间执行大于20％，则此方向的公交车具有优先判断权，若上述二个条件都不满足或不同方向冲突分别满足其中一个条件，则服从先到先判断规则，即先检测到的公交车获得优先判断权，对冲突车辆进行优先判断权的确定，建立信号交叉口公交车辆通行规则，可以根据通行规则确定车辆的优先不停车通行权。

当存在冲突车辆时，检测交叉口相互冲突的车辆是否能够安全地依次通过冲突点，以有优先判断权的车辆为基准，公交车速度不超过通过交叉口上限速度，则取该运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；根据该基准公交车在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点后设定的距离和与基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点前设定的距离还有已知基准车辆的速度，获得与基准车辆相冲突的车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若调整速度小于交叉口相对应方向上限速度的要求，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权。

若所述调整速度大于交叉口相对应方向上限速度的要求，以与拥有优先判断权的车辆相冲突的车辆为基准，拥有优先判断权的公交车速度若不超过通过交叉口上限速度，则取该运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；根据基准公交车在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点后设定的距离和与基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点前设定的距离还有已知拥有优先判断权的车辆速度，获得与基准车辆相冲突的车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若获得的调整速度小于交叉口相对应方向上限速度的要求，说明与拥有优先判断权的车辆存在相互冲突的车辆拥有优先不停车通过权。

若获得的调整速度大于交叉口相对应方向上限速度的要求，以拥有优先判断权的车辆为基准，公交车的速度取其符合要求的上限速度作为已知速度，则冲突车辆选择最大的上限速度作为该方向通过交叉口进口道停车线后的调整速度，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权。

交叉口各个进口道停车线处装有RFID设备，用来确认所述停车线处公交车与距停车线L处时检测到的公交车为同一辆车，通过公交车上设置的RFID电子标签装置，将公交车的信息传递给交叉口设备，并且核对公交车的信息，若信息核对正确，则转换信号灯的相位；

若机动车通行方向信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处时检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为绿灯相位时，则机动车通行方向信号灯经T_r-3秒后变为黄灯进行3秒闪烁倒计时。

若进口道机动车通行信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处时检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为黄灯相位时，则执行完黄灯信号变为红灯。

若进口道机动车通行信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处时检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为红灯相位时则继续保持红灯。

公交车通行方向的信号灯在到距下游交叉口进口道停车线L处时检测到公交车的时刻起T_r秒后红灯变为绿灯，使公交车不停车通过交叉口，公交车在交叉口行驶的过程中，交叉口的公交通行方向的信号灯一直保持为绿灯。

车辆按照确定的不停车通过权和其符合要求的速度通过交叉口，求解出的各车速度会通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给进入交叉口其它方向被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行调整驾驶速度，则公交车根据此速度进行调整，执行该策略使公交车之间在交叉口避免了冲突。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过对下游交叉口各方向进口道停车线公交车到达的检测和确认与距交叉口停车线L处时到达的公交车是否为同一辆公交车，从而减少了RFID装置检测带来的误差，提高公交车识别判断的准确性。

(2)通过在当前时刻分别以存在冲突每两个车辆到达冲突点的时间差值是否在[0，l_冲突/v_冲突-(l_基准+l_车)/v_基准]区间内，从而方便的判断公交车之间是否存在冲突。

(3)建立对不同方向冲突车辆的优先判断权规则，从而对冲突车辆进行优先判断权的确定，结合优先不停车通过权的规则，确定公交车辆不停车通过权，从而使公交车无需停车通过交叉口，减少公交车交叉口通行时的延误。

(4)通过对交叉口信号灯控制给予公交车通行的专用相位，在交叉口给予公交车方向优先通行权，也减少了公交车交叉口通行时的延误或停车行为，可以提高了公交的运行效率。

(5)通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给进入交叉口其它方向被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行速度调整使公交车之间在交叉口通行避免了冲突，减少了交通事故发生的危险。

(6)本发明的方法对于改善行车安全性及公交车通过交叉口的效率，可以进一步增强公交的吸引力，使居民或乘客能方便地选用公交的优先出行方式，进一步发展公交优先战略，解决城市拥堵问题。

附图说明

图1为本发明方法的整体流程示意图。

图2为本发明公交车直行方向A与另一方向直行方向D存在冲突的示意图。

图3为本发明公交车直行方向A与另一方向相向运动的两个直行方向D和C存在冲突的示意图。

图4为本发明公交车直行方向A与对向左转方向B存在冲突的示意图。

图5为本发明公交车直行方向与另一方向左转方向C存在冲突的示意图。

图6为本发明公交车直行方向A与对向左转方向B、另一方向左转方向C存在冲突的示意图。

图7为本发明公交车直行方向A与对向直行方向B、另一方向相向运动的左转方向C和左转方向D存在冲突的示意图。

图8为本发明公交车直行方向与对向左转方向B、另一方向相向运动的左转方向C、直行方向D存在冲突的示意图。

图9为本发明公交车左转方向A与对向左转方向B、另一方向相向运动的左转方向C、左转方向D存在冲突的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

(1)如图1所示，本发明流程为交叉口避免冲突公交车通行流程，由道路、公交车到达、交叉口信号灯相位和公交车信息采集、公交车辆冲突识别、公交车辆冲突类型识别、公交车辆优先判断权的确定、公交车辆不停车通过权的确定、交叉口进口道停车线处公交车到达的确认、执行避免冲突的策略几个步骤组成循环。

(2)整条路段不能提供公交专用道，当公交站台处和至下游交叉口之间路段不是公交专用道时，把分隔机非车道的物理设施相应拓宽为公交专用道，以最大的空间资源来实现交叉口公交优先策略；

(3)每辆公交车预先安装zigbee信号发射接收装置、GPS定位系统、RFID发射接收识别装置，并且在交叉口各个方向的进口道停车线处和距下游交叉口进口道停车线L处时安装RFID发射接收识别装置，L为安装RFID发射接收识别装置位置到下游交叉口进口道停车线的距离，瞬时速度由自身的GPS定位系统测得；并计算公交车到达所述进口道停车线时经过的路程L所采用的时间T_r：T_r＝L/v

其中v-该路段公交车正常行驶时的平均行驶速度，L-距下游交叉口各方向进口道/出口道停车线的距离。

(4)交叉口每个方向分别设有机动车和公交车信号控制灯；

(5)公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于距离L区间内行驶时，若其它方向没有检测到公交车的到达，则不存在交通冲突；

(6)若其它方向检测到公交车的到达时，则在当前时刻分别以各个方向存在冲突的每二个公交车辆状态信息为数据基础，利用车辆保持该运动行驶状态，进而判断在未来的一段时间内不同方向的两车到达冲突点的时间差值是否在[0，l_冲突/v_冲突-(l_基准+l_车)/v_基准]区间内来判断公交车之间是否存在冲突；

l_基准是某方向车辆信息为数据基础时该方向的进口道停车线到冲突点的距离；

l_冲突是与基准车辆所在方向相冲突方向的进口道停车线到冲突点的距离；

v_冲突和v_基准分别是通过GPS检测到的基准车辆和与基准车辆相冲突的车辆速度。

(7)所述冲突类型是根据在公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或是公交车在小于L区间内行驶时间内检测其它方向有到公交车的到达，根据不同方向车辆存在交通冲突的特征把信号交叉口的冲突点区分为不同的类别，进而车辆确定具体的冲突类型和个数，列举如下；

1)公交车通行方向与其它三个方向无冲突，即下游交叉口在检测时间内其它方向无公交车要通过交叉口；

2)公交车直行方向A与另一方向直行方向D存在冲突；

3)公交车直行方向A与二个直行方向D和C存在冲突；

4)公交车直行方向A与对向左转方向B存在冲突；

5)公交车直行方向A与另一方向左转方向C存在冲突；

6)公交车直行方向A与对向左转方向B、另一方向左转方向C存在冲突；

7)公交车直行方向A与对向直行方向B、另一方向左转方向C和左转方向D存在冲突；

8)公交车直行方向与对向左转方向B、另一方向的左转方向C、直行方向D和存在冲突；

9)公交车左转方向A与对向左转方向B、另一方向左转方向C、左转方向D存在冲突；

(8)所述不同方向冲突车辆的优先判断权，是根据某方向同一公交车之间的时间间隔与设定的车间间隔相差大于30s，或机动车方向的信号交叉口在转换相位前绿灯相位执行了大于20％，则此方向的公交车具有优先判断权，若上述二个条件都不满足或不同方向冲突分别满足其中一个条件，则服从先到先判断规则，即先检测到的公交车获得优先判断权，对冲突车辆进行优先判断权的确定，建立信号交叉口公交车辆通行规则，可以根据通行规则确定车辆的优先不停车通行权；

(9)当存在冲突车辆时，检测交叉口相互冲突的车辆是否能够安全地依次通过冲突点，以有优先判断权的车辆为基准，公交车速度不超过通过交叉口上限速度，则取该运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；

(10)根据该基准公交车在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点后设定的距离和与基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点前设定的距离还有已知基准车辆的速度，获得与基准车辆相冲突的车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若调整速度小于交叉口相对应方向上限速度的要求，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权；

(11)若所述调整速度大于交叉口相对应方向上限速度的要求，以与拥有优先判断权的车辆相冲突的车辆为基准，拥有优先判断权的公交车速度若不超过通过交叉口上限速度，则取该运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；

(12)根据基准公交车在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点后设定的距离和与基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其驾驶状态通过冲突点前设定的距离还有已知拥有优先判断权的车辆速度，获得与基准车辆相冲突的车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若获得的调整速度小于交叉口相对应方向上限速度的要求，说明与拥有优先判断权的车辆存在相互冲突的车辆拥有优先不停车通过权；

(13)若获得的调整速度大于交叉口相对应方向上限速度的要求，以有优先判断权的车辆为基准，公交车的速度取其符合要求的上限速度作为已知速度，则冲突车辆选择最大的上限速度作为该方向的调整速度，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权。

(14)交叉口各个进口道停车线处装有RFID设备，用来确认所述停车线处公交车与距停车线L处时检测到的公交车为同一辆车，通过公交车上设置的RFID电子标签装置，将公交车的信息传递给交叉口设备，并且核对公交车的信息，若信息核对正确，则转换信号灯的相位；

(15)若机动车通行方向信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为绿灯相位时，则机动车通行方向信号灯在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经T_r-3秒后变为黄灯进行3秒闪烁倒计时，若进口道机动车通行信号灯相位经过T_r-3秒后为黄灯相位时，则执行完黄灯信号变为红灯，若机动车通行方向信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为红灯则继续保持红灯；

(16)公交车通行方向的信号灯在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起T_r秒后红灯变为绿灯，使公交车不停车通过交叉口，公交车在交叉口行驶的过程中，交叉口的公交通行方向的信号灯一直保持为绿灯；

(17)车辆按照确定的不停车通过权和其符合要求的速度通过交叉口，求解出的各车速度会通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给进入交叉口其它方向的被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行调整驾驶速度，则公交车根据此速度进行调整，执行该策略使公交车之间在交叉口避免了冲突；

(18)如此循环反复以便达到消解交通冲突的目的。

(19)如图7所示，本实施例用公交车的直行方向A与对向直行方向B、另一方向二个左转方向D和C存在冲突来展示本方法的工作流程。

(20)本实施路段设置为公交专用道，能够以最大的空间资源来实现交叉口公交优先策略；

(21)每辆公交车预先安装zigbee信号发射接收装置、GPS定位系统、RFID发射接收识别装置，并且在交叉口各个方向的进口道停车线处和距下游交叉口进口道停车线L处时安装RFID发射接收识别装置，L为安装RFID发射接收识别装置位置到下游交叉口进口道停车线的距离，瞬时速度由自身的GPS定位系统测得；

(22)交叉口每个方向分别设有机动车和公交车信号控制灯；

(23)公交车运行到距下游交叉口进口道停车线L处时，RFID检测器检测到该公交到达时，通知下游交叉口信号灯准备信号调整，直行方向A在t1时刻，RFID检测到车辆，再过了时间Δt₁，左转方向C检测到RFID设备检测到车辆，再过了时间Δt₂，直行方向B检测到RFID设备检测到车辆，再过了时间Δt₃，左转方向D检测到RFID设备检测到车辆，瞬时速度由自身的GPS定位系统测得，v_a，v_b,v_c，v_d为方向A、B、C、D路段公交车正常行驶时的平均行驶速度，计算公交车到达下游交叉口进口道停车线的时间，通过公式计算通过距离L行驶的时间T_r：T_r＝L/v，

v---该路段公交车正常行驶时的平均行驶速度；

L---距下游交叉口公交车通行方向进口道停车线间距离；

(24)在交叉口确认冲突点位置，并且测量得到交叉口停车线到冲突点的距离，公交车直行方向交叉口停车线到与左转方向C冲突点的距离为D_ac，左转方向C交叉口停车线到冲突点的曲线距离为D_ca，直行方向B交叉口停车线到左转方向D冲突点的曲线距离为D_bd，左转方向D交叉口停车线到冲突点的曲线距离为D_db，左转方向D与左转方向C无冲突点，因为道路中车道较多，所以左转方向D与直行方向A冲突也可忽略不计；

(25)若其它方向检测到公交车的到达时，所述冲突识别是分别以当前时刻以A、B、C、D方向中存在冲突的每二个车辆状态信息为数据基础，利用车辆保持该运动行驶状态，方向A和C车辆、方向B和D车辆到达冲突点的时间差值在[0，l_冲突/v_冲突-(l_基准+l_车)/v_基准]区间内说明公交车之间存在冲突；

(26)所述冲突类型是根据在公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于L区间内行驶时间内检测到其它方向公交车到达，图6确认公交车直行方向A与左转方向C、对向直行方向B和左转方向D存在冲突，交叉口存在二个冲突点；

(27)本例中服从先到先进行判断的规则，即先检测到的公交车的公交通行方向获得优先判断权；

(28)本例中A方向具有优先判断权，若V_a不超过公交车通过交叉口上限速度，则取V_a，反之则取上限速度V′_a，此例选取速度V_a，然后判断权是左转方向C、B、D，左转方向在通过交叉口时要减速，左转车辆需要不超过最大转弯速度下行驶即可；

(29)检测交叉口是否相互冲突的车辆能够安全地依次通过冲突点，则以A车为基准，在C车到冲突点之前曲线相距l_c，A车必须在冲突点之后相距l_a的距离，于是有此公式成立：(L-V_aΔt₁)/V_a+(D_ac+l_a)/V_a≥L/V_c+(D_ca-l_c)/V₀，l_a取值为5.5m，l_c的取值为3.7m，因为l_c为曲线距离，所以l_c可适当增大取值，求解出速度V_0a＝V₀；

(30)若求解出来的速度大于通过交叉口相对应方向最大上限速度的要求，以C车位基准，在A车到冲突点之前相距l_a，C车必须在冲突点之后相距l_c的距离，于是有此公式成立：(L-V_aΔt₁)/V_a+(D_ac-l_a)/V_a≤L/V_c+(D_ca+l_c)/V₀，l_c取值为5.5m，因为l_c为曲线距离，所以l_c可适当增大取值，l_a的取值为3.7m，求解出V_0c＝V₀速度；

(31)判断速度V_0c和V_0a是否小于交叉口相对应方向最大上限速度的要求，若速度V_0c和V_0a有一个速度符合，则该速度作为调整行驶速度，若二个都满足则取先进行判断求解出来的速度作为通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若速度V_0c和V_0a都小于交叉口相对应方向最大上限速度的要求，则转弯速度则取转弯速度的最大上限V_zc作为C方向的调整速度，求解出的各车速度会通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给其它进入交叉口其它方向的被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行调整驾驶速度。

(32)判断B车与D车之间，检测交叉口是否相互冲突的车辆能够安全地依次通过冲突点，则以B车为基准，在D车到冲突点之前相距l_d，B车必须在冲突点之后相距l_b的距离，于是有此公式成立：(L-V_bΔt₃)/V_b+(D_bd+l_b)/V_b≥(D_db-l_d)/V₀+L/V_d，l_b取值为5.5m，l_d的取值为3.7m，因为l_d为曲线距离，所以l_d可适当增大取值，求解出V_1b＝V₀速度；

(33)若速度大于交叉口相对应方向最大上限速度的要求，以D车位基准，在B车到冲突点之前相距l_b，D车必须在冲突点之后相距l_d的距离，于是有此公式成立：(L-V_bΔt₃)/V_b+(D_bd-l_b)/V_b≤(D_db+l_d)/V₀+L/V_d，l_d取值为5.5m，因为l_d为曲线距离，所以l_d可适当增大取值，l_b的取值为3.7m,求解出V_1d＝V₀；

(34)判断速度V_1d和V_1d是否小于交叉口相对应方向最大上限速度的要求，若速度V_1d和V_1b有一个速度符合，则该速度作为调整行驶速度，若二个都满足则取先进行判断求解出来的速度作为通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若速度V_1d和V_1b不符合交叉口相对应方向最大上限速度的要求，则转弯速度则取转弯速度的最大上限V_zd作为D方向的调整速度，求解出的各车速度会通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给其它进入交叉口其它方向的被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行调整驾驶速度。

(35)交叉口各个进口道停车线处装有RFID设备，用来确认所述停车线处公交车与距停车线L处时检测到的公交车为同一辆车，通过公交车上设置的RFID电子标签装置，将公交车的信息传递给交叉口设备，并且核对公交车的信息，若信息核对正确，则转换信号灯的相位；

(36)若机动车通行方向信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为绿灯相位时，则机动车通行方向信号灯经T_r-3秒后变为黄灯进行3秒闪烁倒计时，若进口道机动车通行信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为黄灯相位时，则执行完黄灯信号变为红灯，若机动车通行方向信号灯相位在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起经过T_r-3秒后为红灯则继续保持红灯；

(37)公交车通行方向的信号灯在到距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起T_r秒后红灯变为绿灯，使公交车不停车通过交叉口，公交车在交叉口行驶的过程中，交叉口的公交通行方向的信号灯一直保持为绿灯；

(38)车辆按照确定的不停车通过权和其符合要求的速度通过交叉口，求解出的各车速度会通过车辆本身自带的zigbee把行驶速度或是变化速度的信息传输给进入交叉口其它方向的被检测到的车辆，则其它方向根据相应的提示信息进行调整驾驶速度，则公交车根据此速度进行调整，执行该策略使公交车之间在交叉口避免了冲突；

(39)如此循环反复以便达到消解交通冲突的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图2至6，图8至9所示为其它类型的冲突，其情形的与本例流程类似。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于：所述方法适用于公交车辆行驶在设置公交专用道的路段，按照道路方向和公交车行驶方向，将与公交站台相邻的两个交叉口称为上游交叉口和下游交叉口，包括以下步骤：

A、在道路上设置公交专用道、采集公交专用道上距离下游交叉口各方向进口道停车线L处公交车是否到达、采集下游交叉口机动车和公交车的信号灯相位、以及公交车瞬时速度信息，并计算公交车到达所述进口道停车线时经过的路程L所采用的时间T_r,以及通知下游交叉口信号灯准备信号调整；

B、预测各方向的公交车辆到达冲突点的时间差值，从而判断公交车间是否存在冲突；

C、根据不同方向车辆在交叉口存在冲突的具体情况，确定公交车冲突类型；

D、根据公交车冲突类型，确定公交车辆优先判断权；具体为：根据某一方向的同方向公交车之间的时间间隔与设定的车间间隔相差大于30s，或机动车方向的信号交叉口在转换相位前绿灯相位时间执行大于20％，则此方向的公交车具有优先判断权，若上述二个条件都不满足或不同方向冲突分别满足其中一个条件，则先检测到的公交车获得优先判断权；

E、根据优先判断权，确定公交车辆不停车通过权；具体为：当公交车辆间存在冲突时，检测交叉口相互冲突的车辆是否能够安全地依次通过冲突点，以有优先判断权的车辆为基准，公交车速度不超过通过交叉口上限速度，则取当前公交车运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；根据有优先判断权的公交车在其运行方向保持其确认后的行驶状态通过冲突点后设定的距离、与基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其确认后的行驶状态通过冲突点前设定的距离和已知基准车辆的速度，获得与基准车辆相冲突的车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若调整速度小于交叉口相对应方向上限速度，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权；

若所述调整速度大于交叉口相对应方向上限速度，以与拥有优先判断权的车辆相冲突的车辆为基准，拥有优先判断权的公交车速度若不超过通过交叉口上限速度，则取拥有优先判断权的公交车当前的运行速度，反之则取其上限速度作为已知速度；根据基准公交车在运行方向保持其确认后的行驶状态通过冲突点后设定的距离、基准车辆相冲突的车辆在其运行方向保持其确认后的行驶状态通过冲突点前设定的距离和已知拥有优先判断权的车辆速度，获得其基准车辆通过交叉口进口道停车线后的调整速度，若获得的调整速度小于交叉口相对应方向上限速度，说明与拥有优先判断权的车辆存在相互冲突的车辆拥有优先不停车通过权；

若获得的调整速度大于交叉口相对应方向上限速度，以有优先判断权的车辆为基准，公交车的速度取其符合要求的上限速度作为已知速度，则冲突车辆选择最大的上限速度作为其运行方向通过交叉口进口道停车线后的调整速度，说明优先判断权的车辆拥有优先不停车通过权；

F、确认到达所述进口道停车线的公交车与距离所述进口道停车线L处的公交车为同一辆；

G、通过控制交叉口信号灯相位和速度信息，执行避免公交车冲突的策略。

2.如权利要求1所述的信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于：

(1)所述步骤A中，整条路段不能提供公交专用道，当公交站台处和至下游交叉口之间路段不是公交专用道时，把分隔机非车道的物理设施相应拓宽为公交专用道，以最大的空间资源来实现交叉口公交优先策略；

(2)在下游交叉口各个方向的进口道停车线处和距下游交叉口停车线L处分别安装RFID发射接收识别装置，用于采集距离下游交叉口各方向进口道停车线L处公交车是否到达，且每辆公交车预先安装zigbee信号发射接收装置、GPS定位系统、RFID发射接收识别装置，通过GPS定位系统采集公交车瞬时速度；并预计算公交车到达所述进口道停车线时所经过的路程L所采用的时间T_r:T_r＝L/v

其中v-该路段公交车正常行驶时的平均行驶速度，L-距下游交叉口各方向进口道/出口道停车线的距离；

(3)在交叉口各方向分别设有机动车和公交车信号灯。

3.如权利要求1所述的信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于：在所述步骤B中，

公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于距离L区间内行驶时：

1)若其它方向没有检测到公交车的到达，则不存在交通冲突；

2)若其它方向检测到公交车的到达时，则在当前时刻分别以各个方向存在冲突的每二个公交车辆状态信息为数据基础，利用车辆保持当前时刻相互冲突的公交车辆的运动行驶状态，进而判断在未来的一段时间内不同方向的车辆到达冲突点的时间差值是否在[0，l_冲突/v_冲突-(l_基准+l_车)/v_基准]区间内，从而判断公交车之间是否存在冲突；

l_基准是某方向车辆信息为数据基础时该方向的进口道停车线到冲突点的距离；

l_冲突是与基准车辆所在方向相冲突方向的进口道停车线到冲突点的距离；

v_冲突和v_基准分别是通过GPS检测到的基准车辆和与基准车辆相冲突的车辆速度。

4.如权利要求3所述的信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于：在所述步骤C中，

所述冲突类型是根据在公交车在与下游交叉口进口道停车线距离L处行驶时或小于L区间内行驶时间内检测其它方向有公交车到达，根据不同方向车辆存在交通冲突的特征把信号交叉口的冲突点区分为不同的类别，进而确定具体的冲突类型和个数：

(1)公交车通行方向与其它三个方向无冲突，即下游交叉口在检测时间内其它方向无公交车要通过交叉口；

(2)公交车直行方向A与另一方向直行方向D存在冲突；

(3)公交车直行方向A分别与另一方向相向运动的直行方向D和C存在冲突；

(4)公交车直行方向A与对向左转方向B存在冲突；

(5)公交车直行方向A与另一方向左转方向C存在冲突；

(6)公交车直行方向A分别与对向左转方向B、另一方向左转方向C存在冲突；

(7)公交车直行方向A分别与对向直行方向B、另一方向相向运动的左转方向C和左转方向D存在冲突；

(8)公交车直行方向A分别与对向左转方向B、另一方向相向运动的左转方向C、直行方向D存在冲突；

(9)公交车左转方向A分别与对向左转方向B、另一方向相向运动的左转方向C、左转方向D存在冲突。

5.如权利要求1所述的信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于：在所述步骤F中，

交叉口各个进口道停车线处装有RFID设备，用来确认所述停车线处公交车与距停车线L处时检测到的公交车为同一辆车，通过公交车上设置的RFID电子标签装置，将公交车的信息传递给交叉口设备，并且核对公交车的信息，若信息核对正确，则转换信号灯的相位。

6.如权利要求1所述的信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法，其特征在于，在所述步骤G中，

若机动车通行方向信号灯相位在距下游交叉口进口道停车线L处检测到公交车的时刻起，经过T_r-3秒后为绿灯相位，则机动车通行方向信号灯经T_r-3秒后变为黄灯进行3秒闪烁倒计时；

若进口道机动车通行信号灯相位经过T_r-3秒后为黄灯相位时，则执行完黄灯信号变为红灯；

若为红灯则继续保持红灯；

公交车通行方向的信号灯在T_r秒后红灯变为绿灯，使公交车不停车通过交叉口，公交车在交叉口行驶的过程中，交叉口的公交通行方向的信号灯一直保持为绿灯；

公交车按照确定的不停车通过权和其符合要求的调整速度通过交叉口，各公交车调整速度会通过车辆本身自带的zigbee把速度信息传输给进入交叉口其它方向被检测到的车辆，则其它方向通过调整驾驶速度，执行该策略使公交车之间在交叉口避免了冲突。