CN106340194B - 应急车辆信号优先控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应急车辆信号优先控制方法,实时采集应急车辆GPS定位数据,进行车辆动态位置的地图匹配,在此基础上实现车辆通行最短路径的分析与更新以及信号交叉口锁定相位的判断,进一步地估计应急车辆与执行信号优先任务的下游交叉口间的行驶距离,以此为依据分析交叉口信号控制相位锁定与解锁时机,从而在应急车辆驶入交叉口前清空前方车辆,实现应急车辆的绝对优先通行。该种应急车辆信号优先控制方法,应急车辆无需手动设置优先路线具体走向以及沿线各交叉口的优先相位,能够实现信号交叉口绝对优先通行,提高了应急车辆的通行效率,简化了信号优先任务执行前的信息与参数设置流程,同时减轻了信号优先对常规交通流运行的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种应急车辆信号优先控制方法。
背景技术
城市突发事件的破坏性以及对公众生命财产安全的严重威胁正敦促各城市建设、完善城市应急处置管理体系,其中,消防车、救护车、抢险车等应急车辆的交通通行效率对于应急事件的处理效率产生直接的影响,车辆快速到达现场能够有效控制突发事件造成的损失。然而,当前大多数城市都受到道路交通拥堵问题的困扰,尤其在高峰时段内的局部路段交通瘫痪现象屡见不鲜;现实的道路交通通行环境无法保障应急车辆被赋予的优先通行路权,应急车辆无障碍地高效通行难以实现。在此背景下,以信号优先控制方式为应急车辆提供时间上的优先通行权是提高应急车辆通行效率的有效手段之一。
当前,在信号优先控制方式的研究和应用中,公交信号优先占较大比重,针对特殊车辆、应急车辆的信号优先控制方法相对有限。如何保障优先控制方法在应用中的实时性和可靠性,同时减少对常规交通流通行的影响,是应急车辆信号优先需要考虑的关键问题。
专利201210554920.9提出的一种基于GPS的特殊车辆信号优先控制方法,通过车辆定位点与交叉口电子围栏的位置关系分析信号交叉口相位的锁定与解锁情况,进而使特殊车辆能够不停车通过信号交叉口,并在车辆通行过后将信号控制方案恢复至正常信号相位,实现了特殊车辆的信号优先控制。
上述专利提出的特殊车辆信号优先控制方法根据用户设置的线路以及优先相位执行信号优先控制任务,实施相位锁定与解锁的判定依据为车辆是否进入、离开以下游交叉口为圆心、以检测阈值为半径长度的电子围栏范围内,此种检测方法是基于车辆位置与交叉口的直线连接距离进行判断。在实际应用中,若存在交叉口间距较短以及线路走向转折角度明显的情况,采用该方法即会出现两个或多个交叉口同时进行相位锁定的情况,直接干扰正常交通流的通行,无法获得较好的信号优先控制效果。
发明内容
本发明的目的是改进以交叉口为圆心划定电子围栏而造成的多个交叉口同时锁定相位的缺陷,且进行智能化的最短路径分析、信号优先相位判断,进而实现精准化的相位锁定与解锁判定,简化应急车辆信号优先任务的前期设置环节,提高任务执行效率。
本发明提出一种基于GPS定位数据的应急车辆不停车通过信号交叉口的信号优先控制方法,实时采集应急车辆GPS定位数据,进行车辆动态位置的地图匹配,在此基础上实现车辆通行最短路径的分析与更新以及信号交叉口锁定相位的判断,进一步地估计应急车辆与执行信号优先任务的下游交叉口间的行驶距离,以此为依据分析交叉口信号控制相位锁定与解锁时机,从而在应急车辆驶入交叉口前清空前方车辆,实现应急车辆的绝对优先通行。
本发明的技术解决方案是:
一种应急车辆信号优先控制方法,包括以下步骤,
S1、获取应急车辆k设置的信号优先任务执行的起终点位置,实现电子地图的坐标匹配;以行程时间最短为路径选择目标,结合实时的路网交通运行状态,生成连接信号优先起终点的初始最短路径L0,以及最短路径沿线的信号交叉口集合I0;
S2、获取应急车辆k动态实时GPS数据,包括数据采集时刻、经纬度坐标、相对位移方向,运用地图匹配算法,将车辆GPS定位点匹配到电子地图相应路段或交叉口上;
S3、根据路段与交叉口的关联关系,确定下游锁定交叉口iLock,即应急车辆k即将驶入的下游信号交叉口;根据应急车辆优先任务最短路径走向,分析车辆通过iLock后进入的路段,进而判断在下游锁定交叉口iLock为保障车辆绝对优先通行而需锁定的相位;
S4、将应急车辆k在交叉口iLock的信号优先任务信息更新至iLock的优先信息表,包括车辆k所需的信号锁定相位以及车辆k的优先任务配置参数,其中,优先任务配置参数包括优先路线、优先等级、车队包含车辆数;
S5、根据车辆实时定位点位置检测车辆k是否进入锁定交叉口iLock的锁定区域内,当车辆已进入锁定交叉口iLock的锁定区域时,根据交叉口的优先信息表状态执行车辆k的信号优先任务;
S6、检测车辆k是否进入锁定交叉口iLock的解锁区域内,若已进入区域,则将交叉口iLock的相位解锁,即恢复至常态信号控制方案,并删除优先信息表内的该条优先信息,将其下一条优先信息置顶;
S7、检测交叉口iLock是否为用户设置的优先任务线路的终点,若是,则结束本流程;若不是,则回到步骤S2。
进一步地,步骤S1中,若参与信号优先的应急车辆为若干车辆组成的车队,应急车辆k为行驶在车队队首的车辆。
进一步地,步骤S3具体为:
S31、由步骤S2获得的车辆位置匹配的路段编号,根据道路线网内路段与交叉口的关联映射关系,分析车辆k即将驶入的信号交叉口,作为该车辆通过该交叉口时需要实施信号优先控制的锁定交叉口iLock;
S32、检测交叉口iLock是否为集合I0内元素,判断车辆k是否驶离最短路径;若交叉口iLock为集合I0内元素,则根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆k进入交叉口iLock的进口道以及转向,转至步骤S34;若交叉口iLock非集合I0内元素,转至步骤S33;
S33、以交叉口iLock为子路径起点,应急车辆信号优先任务行程的终点为子路径终点,搜索行程时间最短的行驶路径,并将本次信号优先任务的最短路径进行更新;根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆进入交叉口iLock的进口道及其转向Tk;
S34、获取信号交叉口iLock的信号控制方案,根据应急车辆进入iLock的进口道以及转向,对允许转向Tk车辆通行的相位进行检测与标记;若允许通行的相位唯一,则进入步骤S4;否则,进入步骤S35;
S35、计算车辆实时定位点至交叉口的路径长度,根据车辆实时行驶速度估计车辆至交叉口锁定区域边界的行程时间;根据当前的交叉口信号控制方案执行情况,估计车辆到达边界时交叉口的常态相位;若估计到达时刻的相位与锁定相位一致,则将该相位作为锁定相位;否则,将该常态相位后最先发生的标记相位设为车辆k在iLock的锁定相位;其中,锁定区域边界为当前定位路段上沿路径走向距车辆实时定位点路径长度为锁定阈值的断面。
进一步地,步骤S4中,初始的信号优先信息表内任务信息按信息更新时间排序;若存在两条或多条任务信息的更新时间一致,则检测交叉口iLock优先信息表内任务信息,根据任务信息的优先等级字段,将任务信息按优先等级由高至低顺序排列。
进一步地,步骤S5具体为:
S51、车辆进入锁定区域的检测方式:通过计算车辆实时位置至交叉口的路径长度进行判断,若路径长度不大于锁定阈值,则将车辆标记为已进入锁定区域;锁定阈值根据交叉口进口道平均交通需求确定;
S52、检测交叉口iLock优先信息表内车辆k的优先任务是否为置顶位置,若置顶,则执行车辆k的信号优先任务,即保持锁定相位的绿灯状态,使车辆能够不停车通过iLock;若未置顶,则等待直至任务信息置顶,执行优先任务;
S53、执行车辆信号优先任务的方式为:若车辆到达锁定区域时,信号交叉口执行的常规控制方案为锁定相位,则保持该相位执行状态不变;若常规控制方案非锁定相位,则停止该常规相位,插入锁定相位并执行。
进一步地,步骤S6中,车辆进入解锁区域的检测方式通过计算交叉口至车辆实时位置的路径长度进行判断,若路径长度不小于解锁阈值,则将车辆标记为已进入解锁区域;解锁阈值根据车队中的车辆数量、应急车辆车型、交叉口转向Tk不停车通行速度确定。
本发明的有益效果是:该种应急车辆信号优先控制方法,通过地图匹配、最短路径分析等方法实现了基于应急车辆GPS数据的信号优先控制相位分析,进而通过计算车辆与交叉口之间的路径长度实现对优先相位锁定与解锁时机的精确判断。应急车辆无需手动设置优先路线具体走向以及沿线各交叉口的优先相位,能够实现信号交叉口绝对优先通行,提高了应急车辆的通行效率,简化了信号优先任务执行前的信息与参数设置流程,同时减轻了信号优先对常规交通流运行的影响。
附图说明
图1是本发明实施例应急车辆信号优先控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例应急车辆信号优先控制方法中确定锁定交叉口及相位的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种应急车辆信号优先控制方法,如图1,包括以下步骤:
S1、获取应急车辆k设置的信号优先任务执行的起终点位置,实现电子地图的坐标匹配;以行程时间最短为路径选择目标,结合实时的路网交通运行状态,生成连接信号优先起终点的初始最短路径L0,以及最短路径沿线的信号交叉口集合I0;需要注意的是,若参与信号优先的应急车辆为若干车辆组成的车队,应急车辆k为行驶在车队队首的车辆。
S2、获取应急车辆k动态实时GPS数据,包括数据采集时刻、经纬度坐标、相对位移方向,运用地图匹配算法,将车辆GPS定位点匹配到电子地图相应路段或交叉口上。
S3、根据路段与交叉口的关联关系,确定下游锁定交叉口iLock,即应急车辆k即将驶入的下游信号交叉口;根据应急车辆优先任务最短路径走向,分析车辆通过iLock后进入的路段,进而判断在下游锁定交叉口iLock为保障车辆绝对优先通行而需锁定的相位。如图2,具体地,
S31、由S2获得的车辆位置匹配的路段编号,根据道路线网内路段与交叉口的关联映射关系,分析车辆k即将驶入的信号交叉口,作为该车辆通过该交叉口时需要实施信号优先控制的锁定交叉口iLock。
S32、检测交叉口iLock是否为集合I0内元素,判断车辆k是否驶离最短路径;若交叉口iLock为集合I0内元素,则根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆k进入交叉口iLock的进口道以及转向,转至步骤S34;若交叉口iLock非集合I0内元素,转至步骤S33。
S33、以交叉口iLock为子路径起点,应急车辆信号优先任务行程的终点为子路径终点,搜索行程时间最短的行驶路径,并将本次信号优先任务的最短路径进行更新;根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆进入交叉口iLock的进口道及其转向Tk。
S34、获取信号交叉口iLock的信号控制方案,根据应急车辆进入iLock的进口道以及转向,对允许转向Tk车辆通行的相位进行检测与标记;若允许通行的相位唯一,则进入S4;否则,进入S35。
S35、计算车辆实时定位点至交叉口的路径长度,根据车辆实时行驶速度估计车辆至交叉口锁定区域边界的行程时间;根据当前的交叉口信号控制方案执行情况,估计车辆到达边界时交叉口的常态相位;若估计到达时刻的相位与锁定相位一致,则将该相位作为锁定相位;否则,将该常态相位后最先发生的标记相位设为车辆k在交叉口iLock的锁定相位;其中,锁定区域边界为当前定位路段上沿路径走向距车辆实时定位点路径长度为锁定阈值的断面。
S4、将应急车辆k在交叉口iLock的信号优先任务信息更新至iLock的优先信息表,包括车辆k所需的信号锁定相位以及车辆k的优先任务配置参数,其中,优先任务配置参数包括优先路线、优先等级、车队包含车辆数;需要注意的是,初始的信号优先信息表内任务信息按信息更新时间排序;若存在两条或多条任务信息的更新时间一致,则检测iLock优先信息表内任务信息,根据任务信息的优先等级字段,将任务信息按优先等级由高至低顺序排列。
S5、根据车辆实时定位点位置检测车辆k是否进入锁定交叉口iLock的锁定区域内,当车辆已进入区域时根据交叉口的优先信息表状态执行车辆k的信号优先任务。具体地,
S51、车辆进入锁定区域的检测方式:通过计算车辆实时位置至交叉口的路径长度进行判断,若路径长度不大于锁定阈值,则将车辆标记为已进入锁定区域;锁定阈值根据交叉口进口道平均交通需求确定。
S52、检测交叉口iLock优先信息表内车辆k的优先任务是否为置顶位置,若置顶,则执行车辆k的信号优先任务,即保持锁定相位的绿灯状态,使车辆能够不停车通过iLock;若未置顶,则等待直至任务信息置顶,执行优先任务。
S53、执行车辆信号优先任务的方式为:若车辆到达锁定区域时,信号交叉口执行的常规控制方案为锁定相位,则保持该相位执行状态不变;若常规控制方案非锁定相位,则停止该常规相位,插入锁定相位并执行。
S6、检测车辆k是否进入锁定交叉口iLock的解锁区域内,若已进入区域,则将交叉口iLock的相位解锁,即恢复至常态信号控制方案,并删除优先信息表内的该条优先信息,将其下一条优先信息置顶。
其中,车辆进入解锁区域的检测方式通过计算交叉口至车辆实时位置的路径长度进行判断,若路径长度不小于解锁阈值,则将车辆标记为已进入解锁区域;解锁阈值根据车队中的车辆数量、应急车辆车型、交叉口转向Tk不停车通行速度确定。
S7、检测交叉口iLock是否为用户设置的优先任务线路的终点,若是,则结束本流程;若不是,则回到S2。
实施例的应急车辆信号优先控制方法,能够实现基于车辆实时GPS定位以及地图匹配的智能化的信号优先相位分析以及精准化的相位锁定与解锁判定。运用本发明的应急车辆信号优先控制方法,应急车辆进行信号优先任务的设置时无需用户手动逐一设置执行信号优先任务的交叉口以及相位,取而代之的是智能化的应急车辆通行路线分析以及自动的优先相位设置,简化前期设置环节,提高应急车辆信号优先任务执行效率。同时,避免出现交叉口被错误锁定的情况,提高信号优先锁定的准确性,减轻信号优先对常规交通流运行的影响。
Claims (6)
1.一种应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:包括以下步骤,
S1、获取应急车辆k设置的信号优先任务执行的起终点位置,实现电子地图的坐标匹配;以行程时间最短为路径选择目标,结合实时的路网交通运行状态,生成连接信号优先起终点的初始最短路径L0,以及最短路径沿线的信号交叉口集合I0;
S2、在车辆运行过程中获取应急车辆k实时GPS数据,包括数据采集时刻、经纬度坐标、相对位移方向,运用地图匹配算法,将车辆GPS定位点匹配到电子地图相应路段或交叉口上;
S3、根据路段与交叉口的关联关系,确定下游锁定交叉口iLock,即应急车辆k即将驶入的下游信号交叉口;基于车辆实时定位,对于偏离当前优先任务最短路径的车辆进行最短路径的动态更新,并根据最短路径走向,分析车辆通过iLock后进入的路段,进而判断在下游锁定交叉口iLock为保障车辆绝对优先通行而需锁定的相位;
S4、将应急车辆k在下游锁定交叉口iLock的信号优先任务信息更新至下游锁定交叉口iLock的优先信息表,包括车辆k所需的信号锁定相位以及车辆k的优先任务配置参数,其中,优先任务配置参数包括优先路线、优先等级、车队包含车辆数;
S5、根据车辆实时定位点位置检测车辆k是否进入下游锁定交叉口iLock的锁定区域内,当车辆已进入下游锁定交叉口iLock的锁定区域时,根据交叉口的优先信息表状态执行车辆k的信号优先任务;
S6、检测车辆k是否进入下游锁定交叉口iLock的解锁区域内,若已进入区域,则将下游锁定交叉口iLock的相位解锁,即恢复至常态信号控制方案,并删除优先信息表内的该条优先信息,将其下一条优先信息置顶;
S7、检测下游锁定交叉口iLock是否为用户设置的优先任务线路的终点,若是,则结束本流程;若不是,则回到步骤S2。
2.如权利要求1所述的应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:步骤S1中,若参与信号优先的应急车辆为若干车辆组成的车队,应急车辆k为行驶在车队队首的车辆。
3.如权利要求1所述的应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:步骤S3具体为:
S31、由步骤S2获得的车辆位置匹配的路段编号,根据道路线网内路段与交叉口的关联映射关系,分析车辆k即将驶入的信号交叉口,作为该车辆通过该交叉口时需要实施信号优先控制的下游锁定交叉口iLock;
S32、检测下游锁定交叉口iLock是否为集合I0内元素,判断车辆k是否驶离最短路径;若下游锁定交叉口iLock为集合I0内元素,则根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆k进入下游锁定交叉口iLock的进口道以及转向,转至步骤S34;若下游锁定交叉口iLock非集合I0内元素,转至步骤S33;
S33、以下游锁定交叉口iLock为子路径起点,应急车辆信号优先任务行程的终点为子路径终点,搜索行程时间最短的行驶路径,并将本次信号优先任务的最短路径进行更新;根据最短路径走向以及路网交叉口节点关系,分析应急车辆进入下游锁定交叉口iLock的进口道及其转向Tk;
S34、获取信号下游锁定交叉口iLock的信号控制方案,根据应急车辆进入下游锁定交叉口iLock的进口道以及转向,对允许转向Tk车辆通行的相位进行检测与标记;若允许通行的相位唯一,则进入步骤S4;否则,进入步骤S35;
S35、计算车辆实时定位点至交叉口的路径长度,根据车辆实时行驶速度估计车辆至交叉口锁定区域边界的行程时间;根据当前的交叉口信号控制方案执行情况,估计车辆到达边界时交叉口的常态相位;若估计到达时刻的相位与锁定相位一致,则将该相位作为锁定相位;否则,将该常态相位后最先发生的标记相位设为车辆k在iLock的锁定相位;其中,锁定区域边界为当前定位路段上沿路径走向距车辆实时定位点路径长度为锁定阈值的断面。
4.如权利要求1-3任一项所述的应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:步骤S4中,初始的信号优先信息表内任务信息按信息更新时间排序;若存在两条或多条任务信息的更新时间一致,则检测下游锁定交叉口iLock优先信息表内任务信息,根据任务信息的优先等级字段,将任务信息按优先等级由高至低顺序排列。
5.如权利要求1-3任一项所述的应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:步骤S5具体为:
S51、车辆进入锁定区域的检测方式:通过计算车辆实时位置至交叉口的路径长度进行判断,若路径长度不大于锁定阈值,则将车辆标记为已进入锁定区域;锁定阈值根据交叉口进口道平均交通需求确定;
S52、检测下游锁定交叉口iLock优先信息表内车辆k的优先任务是否为置顶位置,若置顶,则执行车辆k的信号优先任务,即保持锁定相位的绿灯状态,使车辆能够不停车通过下游锁定交叉口iLock;若未置顶,则等待直至任务信息置顶,执行优先任务;
S53、执行车辆信号优先任务的方式为:若车辆到达锁定区域时,信号交叉口执行的常规控制方案为锁定相位,则保持该相位执行状态不变;若常规控制方案非锁定相位,则停止该常规相位,插入锁定相位并执行。
6.如权利要求1-3任一项所述的应急车辆信号优先控制方法,其特征在于:步骤S6中,车辆进入解锁区域的检测方式通过计算交叉口至车辆实时位置的路径长度进行判断,若路径长度不小于解锁阈值,则将车辆标记为已进入解锁区域;解锁阈值根据车队中的车辆数量、应急车辆车型、交叉口转向Tk不停车通行速度确定。
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