CN113589818B - 一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法 - Google Patents

一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法，是在当前公交车辆在公交站台准备启动前获取交叉口信号灯实时状态，然后根据前方交叉口信号状态选择更加生态的驾驶方式通过交叉口，并结合公交车辆的载客率阈值和等待时间阈值，合理地将部分公交车辆应该在交叉口停车等待时间转移到公交车辆在站台的等待时间，从而能提高运载效率。本发明能减少公交车辆在交叉口启停、怠速、急减速和急加速等现象，从而降低车辆延误、燃料消耗和尾气排放，既能保护环境，又能提高道路行车的安全和运载效率，以符合生态和环保理念，并有利于交通的可持续发展。

Description

一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法
技术领域
本发明涉及智能交通控制技术领域，具体来说是一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法。
背景技术
生态驾驶是一种以保护环境为原则的方式来驾驶汽车的行为，如尽量保持车辆匀速、缓加速、缓刹车等。随着社会经济的发展，汽车保有量越来越多，道路交通压力越来越大，道路交通拥堵问题逐渐成为阻碍城市发展的主要问题之一。发展公共交通是缓减城市交通拥堵的主要措施，而地面公交车辆是人们出行选择较多的公共交通工具，道路交叉口是城市道路的重要组成部分，往往承载着城市道路较大的交通量，由于在交叉口设有交通信号灯，公交车经常出现停滞、减速和加速等现象，导致了车辆延误、燃料消耗和尾气排放增加。随着网联、车路协同和自动驾驶技术的发展，交叉口信号可以通过短程的无线通讯技术和车-路通信系统传递给自动驾驶公交车辆，这些技术的发展为公交车辆根据交叉口信号状态选择更加生态的驾驶方式提供了可能性。
现有研究主要集中于提高公交车辆运行效率，比如设置公交专用车道、设置公交优先信号和设置“绿波”通过交叉口等措施，这些措施虽然提高了公交车辆的运行效率，但并未很好地实现减少燃料消耗和尾气排放的生态驾驶目的。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法，以期能通过调整公交车辆的行驶速度来减少公交车辆在交叉口启停、怠速、急减速和急加速等现象，从而降低车辆延误、燃料消耗和尾气排放，既能保护环境，又能提高道路行车的安全，以符合生态和环保理念，并有利于交通的可持续发展。
本发明为达到上述发明的目的，采用如下技术方案：
本发明一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法的特点在于，包括：
步骤1、当前公交车辆在公交站台准备启动前获取当前交叉口信号灯的实时状态，并判断当前信号灯的颜色，如果当前的信号灯为绿灯时，执行步骤2，如果当前的信号灯为红灯时，则执行步骤6；否则，继续判断；
步骤2、判断绿灯的剩余时间TG≥Δ1是否成立，若成立，则表示当前公交车辆有足够的绿灯时间通过当前交叉口，并执行步骤3；否则，判断0＜TG＜Δ2是否成立，若成立，则表示当前公交车以限制车速Vlimit行驶也无法通过当前交叉口，并执行步骤4；否则，则表示当前公交车以能耗最低速度V0无法通过当前交叉口，并执行步骤5；其中，Δ1表示绿灯期间公交车辆从启动到加速到以能耗最低速度V0时，从公交站台到通过当前交叉口的时间，且
Figure BDA0003203025020000021
Δ2表示绿灯期间公交车辆从启动并加速到路段的限制车速时，从公交站台到通过当前交叉口的时间，且
Figure BDA0003203025020000022
d0是表示从当前公交站台到当前交叉口之间的距离，L是表示当前交叉口的长度；Vlimit是当前公交站台到当前交叉口之间路段的限制车速；
步骤3、当前公交车辆以能耗最低速度V0通过当前交叉口，并结束引导；
步骤4、当前公交车辆在当前公交站台再继续等待绿灯的剩余时间TG后，返回步骤1顺序执行；
步骤5、依据当前交叉口的绿灯剩余时间，当前公交车辆从启动并加速到时速
Figure BDA0003203025020000023
进行行驶，并结束引导；其中，
Figure BDA0003203025020000024
步骤6、判断红灯的剩余时间TR≥Δ3是否成立，若成立，则表示当前公交车以能耗最低速度V0行驶至当前交叉口时仍要停车等待，并执行步骤7；否则，表示公当前交车以能耗最低速度V0至当前交叉口时能继续通过，其中，Δ3表示红灯期间公交车辆以能耗最低速度V0到达停车线的时间，且
Figure BDA0003203025020000025
步骤7、判断当前公交车的载客率λ＜λd且当前公交车的等待时间t＜td是否成立，若均成立，则当前公交车在当前公交站台继续等待个ts时间，其中等待的最长时间为
Figure BDA0003203025020000026
否则，执行步骤8；其中，λ是当前公交车的载客率，λd是当前公交载客率的阈值，t是当前公交车的等待时间，td是当前公交车等待时间的阈值；
步骤8、依据当前交叉口的红灯剩余时间，当前公交车辆从启动并加速到时速
Figure BDA0003203025020000031
进行行驶，并结束引导，其中
Figure BDA0003203025020000032
与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在：
1、本发明在车路协同环境下，公交车辆可以根据交叉口信号状态选择更加生态的驾驶方式，通过调整公交车辆的行驶速度，使用更加生态的速度去匹配信号灯的变化，减少了公交车辆在交叉口启停、怠速、急减速和急加速等现象，从而降低了车辆延误、燃料消耗和尾气排放，既保护了环境，又提高了道路行车的安全，符合交通的可持续发展理念，从而在城市道路交叉口交通管理与控制方面具有实际的工程应用价值。
2、本发明把公交车辆在交叉口的停车时间转移到了公交车辆在站台的停靠时间上，同时结合了公交载客率的阈值和公交车在站等待时间的阈值，从而更好的满足了乘客的需求，有助于提高乘客的乘车率，以及公共交通的利用率和运输效率。
3、本发明在不同交叉口信号状态情况下，公交车辆选择更加生态的驾驶速度时，考虑了交叉口的长度，给公交车辆更合理的时间通过交叉口，避免了不必要的停车和加减速过程，有助于提高公交车辆的行驶平顺性，也提高了公交乘客的乘坐舒适性。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为公交车辆的驾驶轨迹图；
图3为公交站台到交叉口的示意图。
具体实施方式
本实施例中，如图1所示，一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法是按照以下的步骤进行的：
步骤1、当前公交车辆在公交站台准备启动前获取当前交叉口信号灯的实时状态，并判断当前信号灯的颜色，如果当前的信号灯为绿灯时，执行步骤2，如果当前的信号灯为红灯时，则执行步骤6；否则，继续判断；
其中，公交车辆通过短程无线通讯技术和车-路通信系统，获取交叉口信号灯实时状态；采用短程无线通讯技术和车-路通信系统将交叉口实时信号状态传递给公交车辆，无线通讯技术应用到短距离的信息传输当中，可以提高信息传输速度以及减少信息传输过程中遇到的信号阻碍和干扰，给公交车辆更长的时间选择更加生态的速度通过交叉口，保护了环境，提高了交叉口的交通安全。如图3所示，为公交站到交叉口的示意图。
步骤2、判断绿灯的剩余时间TG≥Δ1是否成立，若成立，则表示当前公交车辆有足够的绿灯时间通过当前交叉口，并执行步骤3；否则，判断0＜TG＜Δ2是否成立，若成立，则表示当前公交车以限制车速Vlimit行驶也无法通过当前交叉口，并执行步骤4；否则，则表示当前公交车以能耗最低速度V0无法通过当前交叉口，必须提高速度才能通过交叉口，并执行步骤5；其中，Δ1表示绿灯期间公交车辆从启动到加速到以能耗最低速度V0时，从公交站台到通过交叉口的时间，且
Figure BDA0003203025020000041
Δ2表示绿灯期间公交车辆从启动并加速到路段的限制车速时，从公交站台到通过交叉口的时间，且
Figure BDA0003203025020000042
V0表示公交车辆正常在道路上行驶的能耗最低速度(m/s)，d0是表示从当前公交站台到当前交叉口之间的距离(m)，L是表示当前交叉口的长度；Vlimit是当前公交站台到当前交叉口之间路段的限制车速(m/s)；
其中，对绿灯的剩余时间TG≥Δ1是否成立，若成立，则表示当前公交车辆有足够的绿灯时间通过当前交叉口进行推导，如图2所示，其中实线是此时公交车辆通过交叉口的轨迹，推导过程如下：
Figure BDA0003203025020000043
式(1)中，ta是公交车出站后的加速时间(s)；tc是公交车匀速行驶的时间(m/s)；d0是表示从公交站台到交叉口之间的距离；TG是剩余绿灯的时间(s)；
由式(1)变形得式(2)：
Figure BDA0003203025020000051
由式(2)求得：
Figure BDA0003203025020000052
因为tc≥0，所以当
Figure BDA0003203025020000053
时，公交车可以加速到V0，然后以速度V0匀速通过交叉口。
步骤3、当前公交车辆以能耗最低速度V0通过当前交叉口，并结束引导；
步骤4、当前公交车辆在当前公交站台再继续等待绿灯的剩余时间TG后，返回步骤1顺序执行；
步骤5、依据当前交叉口的绿灯剩余时间的长短，当前公交车辆从启动开始先加速到时速
Figure BDA0003203025020000054
进行行驶，其中，
Figure BDA0003203025020000055
并结束引导；
步骤6、判断红灯的剩余时间TR≥Δ3是否成立，若成立，则表示当前公交车以能耗最低速度V0行驶至当前交叉口时仍要停车等待，并执行步骤7；否则，表示公当前交车以能耗最低速度V0至当前交叉口时能继续通过，其中，Δ3表示红灯期间公交车辆以能耗最低速度V0到达停车线的时间，且
Figure BDA0003203025020000056
步骤7、判断当前公交车的载客率λ＜λd且当前公交车的等待时间t＜td是否成立，若均成立，则当前公交车在当前公交站台继续等待个ts时间，其中等待的最长时间为
Figure BDA0003203025020000057
否则，执行步骤8；其中，λ是当前公交车的载客率，λd是当前公交载客率的阈值，t是当前公交车的等待时间，td是当前公交车等待时间的阈值；
步骤8、依据当前交叉口的红灯剩余时间的长短，当前公交车辆从启动开始加速到时速
Figure BDA0003203025020000058
进行行驶行驶，其中
Figure BDA0003203025020000061
并结束引导。

Claims (1)

1.一种基于车路协同的公交车辆生态驾驶引导方法，其特征在于，包括：
步骤1、当前公交车辆在公交站台准备启动前获取当前交叉口信号灯的实时状态，并判断当前信号灯的颜色，如果当前的信号灯为绿灯时，执行步骤2，如果当前的信号灯为红灯时，则执行步骤6；否则，继续判断；
步骤2、判断绿灯的剩余时间TG≥Δ1是否成立，若成立，则表示当前公交车辆有足够的绿灯时间通过当前交叉口，并执行步骤3；否则，判断0＜TG＜Δ2是否成立，若成立，则表示当前公交车以限制车速Vlimit行驶也无法通过当前交叉口，并执行步骤4；否则，则表示当前公交车以能耗最低速度V0无法通过当前交叉口，并执行步骤5；其中，Δ1表示绿灯期间公交车辆从启动到加速到以能耗最低速度V0时，从公交站台到通过当前交叉口的时间，且
Figure FDA0003203025010000011
Δ2表示绿灯期间公交车辆从启动并加速到路段的限制车速时，从公交站台到通过当前交叉口的时间，且
Figure FDA0003203025010000012
d0是表示从当前公交站台到当前交叉口之间的距离，L是表示当前交叉口的长度；Vlimit是当前公交站台到当前交叉口之间路段的限制车速；
步骤3、当前公交车辆以能耗最低速度V0通过当前交叉口，并结束引导；
步骤4、当前公交车辆在当前公交站台再继续等待绿灯的剩余时间TG后，返回步骤1顺序执行；
步骤5、依据当前交叉口的绿灯剩余时间，当前公交车辆从启动并加速到时速
Figure FDA0003203025010000013
进行行驶，并结束引导；其中，
Figure FDA0003203025010000014
步骤6、判断红灯的剩余时间TR≥Δ3是否成立，若成立，则表示当前公交车以能耗最低速度V0行驶至当前交叉口时仍要停车等待，并执行步骤7；否则，表示公当前交车以能耗最低速度V0至当前交叉口时能继续通过，其中，Δ3表示红灯期间公交车辆以能耗最低速度V0到达停车线的时间，且
Figure FDA0003203025010000015
步骤7、判断当前公交车的载客率λ＜λd且当前公交车的等待时间t＜td是否成立，若均成立，则当前公交车在当前公交站台继续等待个ts时间，其中等待的最长时间为
Figure FDA0003203025010000021
否则，执行步骤8；其中，λ是当前公交车的载客率，λd是当前公交载客率的阈值，t是当前公交车的等待时间，td是当前公交车等待时间的阈值；
步骤8、依据当前交叉口的红灯剩余时间，当前公交车辆从启动并加速到时速
Figure FDA0003203025010000022
进行行驶，并结束引导，其中
Figure FDA0003203025010000023
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