CN113781815B - 车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存储介质，该方法步骤包括：S01.获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；S02.计算待调整路口处直行车辆的排队长度，如果超过预设阈值则启动绕行诱导控制；S03.获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；S04.确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口当前直行车道资源；S05.将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，确定绕行车道的绕行方向，并更新信号配时；S06.更新被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。本发明能够有效改善拥堵路口直行车辆的通行效率，减少车辆的排队时长，缓解交通拥堵情况。

Description

车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存 储介质
技术领域
本发明涉及智能交通管理与控制技术领域，尤其涉及一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存储介质。
背景技术
随着机动车数量的快速增长，城市中的交通拥堵现象日益严重。相比于小流量的路口，大流量交叉路口处往往属于常发性拥堵，如主路相交的大流量交叉口通常即为常发拥堵路口。而在该类常发拥堵路口，由于直行车辆流量过大会导致排队长度过长，进而会形成拥堵蔓延的情况，因而如何缓解城市道路中该类常发性拥堵路口的交通拥堵问题对于缓解整体道路交通拥堵至关重要。传统的道路交叉口时空资源配置是采用静态规划设计方式，即预先依据规划设计配置好道路交叉口的时空资源，如路口处的信号配时，设计配置好后则不再改变，而实际当中道路的交通状态是会动态发生改变的，尤其是发生高峰拥堵情况时，该类静态规划方式就无法针对该类动态高峰拥堵情况进行有效调整。
车路协同即为通过实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上进行车辆主动安全控制和道路协同管理，以实时依据交通信息控制车辆运行，可以实现道路交叉口时空资源的实时调整。现有技术中基于车路协同方式实现拥堵路口的控制主要是采用以下几种方式实现：
1、依据路口的拥堵情况给定相应的信息提示，如监测到存在拥堵时发出“当前拥堵”的信息提示，以提示车辆减速慢行。该类方式仅能够简单的在路口处给与拥堵情况的信息提示，在路口已经发生拥堵的情况下无法进行有效的调整。
2、在监测到路口发生拥堵时简单的调整信号配时，如将某方向的红灯延长，以使得达到缓解拥堵情况的作用。如中国专利申请CN101472366公开一种适于拥堵路口控制的交通信号灯控制系统，该方案通过在车辆驶入路口会造成路口拥堵的情况下，自动将交通信号设置成和保持为红灯信号，以便禁止车辆驶入。但是该类方案仅是简单的改变拥堵路口处的信号配时，在路口已经发生拥堵的情况下仍然无法从根本上解决路口的拥堵问题，延长红灯还会造成一部分车辆需要更长的等待时间。
3、通过监控车道上各车辆到路口的时间、距离来控制各车辆经过路口时的信号配时，以避免路口发生拥堵。如专利申请CN101593434公开一种根据拥堵情况进行交通路口优先放行控制的方法，通过监视路口的拥堵情况，根据拥堵情况和优先车辆的距离，确定放行有关车道上在先车辆的时间，并依据确定的时间在优先车辆到达路口之前将相应车道或方向上红绿灯指示切换成绿灯亮。该类方式不仅实现复杂，需要依赖于复杂的控制方法，实现成本非常高，且对于车流量较大大的交叉路口仍然不可避免的容易发生拥堵情况。
综上，现有技术中基于车路协同的方式仅是简单的给出拥堵提示信息或简单的调整路口处的信号配时，实际仅适用于车流量较小情况下，并不能从根本上缓解车流量较大的常发拥堵交叉路口处的拥堵问题。如何基于车路协同在常发拥堵路口发生拥堵前即进行动态绕行诱导，以有效降低常发拥堵路口处的直行车辆排队长度、缓解排队等待时间，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法、装置及存储介质，能够在常发拥堵路口发生拥堵前即进行动态绕行诱导，有效改善拥堵路口直行车辆的通行效率，减少车辆的排队时长，缓解路口交通拥堵情况。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，步骤包括：
S01.交通信息获取：获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；
S02.诱导控制启动：判断待调整路口处直行车辆的车流量状态，如果所述直行车辆的车流量状态达到预设绕行控制条件则启动绕行诱导控制，转入步骤S03；
S03.直行流量状态获取：获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；
S04.绕行量确定以及车道资源判断：根据所述被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口的当前直行车道资源中是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入步骤S05；
S05.上游路口配置：将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向，并根据所述需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时；
S06.信息动态更新：按照步骤S05中的配置动态更新被控上游路口处的信号配时，以及被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
进一步的，所述步骤S02中，具体根据待调整路口处的车流总量以及饱和流率计算直行车辆所需的通过时长，如果所述直行车辆的通过时长超过预设阈值则启动绕行诱导控制，其中所述车流总量根据上一时刻排队还没有通过的车流量以及当前时刻进入路口的车流量得到；所述直行车辆的通过时长具体采用下式计算得到：
Figure BDA0003239904670000031
其中，tA(k)为待调整路口A当前时刻k直行车辆的通过时长，LA(k-1)为待调整路口A上一时刻k-1的排队车流量，
Figure BDA0003239904670000032
为当前时刻k从被控上游路口B进入待调整路口A的直行车流量，sA为待调整路口A的饱和流率。
进一步的，所述步骤S04中，具体根据当前时刻被控上游路口的直行总需求流量以及所述被控上游路口能够放行的直行车流量，确定所述需要绕行的车流量；
所述需要绕行的车流量具体按照下式确定得到：
Figure BDA0003239904670000033
Figure BDA0003239904670000034
其中，
Figure BDA0003239904670000035
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量，
Figure BDA0003239904670000036
为待调整路口A能够放行的车流量，r(k)为被控上游路口B左右转进入待调整路口A的需求流量，
Figure BDA0003239904670000037
为被控上游路口B当前时刻需要绕行的直行车流量，
Figure BDA0003239904670000038
为当前时刻被控上游路口B直行进入待调整路口A的需求流量。
进一步的，所述步骤S04中判断被控上游路口的当前直行车道资源包括：根据被控上游路口上一时刻排队车流量以及被控上游路口当前时刻能够放行的直行车流量，计算被控上游路口当前时刻直行车辆所需的通过时长；判断所述被控上游路口当前时刻直行车辆的所需通过时长以及被控上游路口上一时刻的直行车道数是否满足预设条件，如果是则判定被控上游路口能够分配出直行车道作为绕行车道，否则判定不能够分配出直行车道作为绕行车道。
进一步的，所述被控上游路口当前时刻直行车辆通过时长具体按照下式计算得到：
Figure BDA0003239904670000039
其中，tB(k)为被控上游路口B当前时刻直行车辆通过时长，LB(k-1)为被控上游路口B上一时刻排队车流量，sB为被控上游路口B的饱和流率，
Figure BDA00032399046700000310
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量；
若tB(k)<t*且
Figure BDA00032399046700000311
时，则配置
Figure BDA00032399046700000312
即配置一条直行车道作为绕行车道，其中t*为预设判断阈值，
Figure BDA00032399046700000313
为被控上游路口B上一时刻的直行车道数，
Figure BDA0003239904670000041
为被控上游路口B当前时刻设置的直行车道数。
进一步的，所述步骤S05中根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向包括：计算被控上游路口的左绕行时间
Figure BDA0003239904670000042
和右绕行运行时间
Figure BDA0003239904670000043
若
Figure BDA0003239904670000044
则将被控上游路口的一条直行车道配置为左行的绕行车道；否则将被控上游路口的一条直行车道配置为右行的绕行车道。
进一步的，所述步骤S05中，具体根据所述被控上游路口的各方向车流量确定被控上游路口在左绕行或右绕行下的信号配时，其中根据所述各方向车流量计算关键流率比，根据各方向的所述关键流率比计算各方向的有效绿灯时长。
一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，包括：
交通信息获取模块，用于在车联网环境下获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；
诱导控制启动模块，用于判断待调整路口处直行车辆的车流量状态，如果所述直行车辆的车流量状态达到预设绕行控制条件则启动绕行诱导控制，转入绕行流量确定模块；
直行流量状态获取模块，用于获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；
绕行量确定及车道资源判断模块，用于根据所述被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口当前的直行车道资源中是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入上游路口配置模块；
上游路口配置模块，用于将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向，并根据需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时，基于车联网云控平台，更新发布信号配时；
诱导信息动态更新模块，用于按照所述上游路口配置模块中的配置动态更新被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
进一步的，所述交通信息获取模块包括路侧交通感知设备和/或网联信息系统。
进一步的，所述信息动态更新模块包括车联网云控平台和/或车路协同设备。
一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序执行时实现如上述的方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明针对于缓解常发性拥堵路口的交通拥堵问题，在车路协同环境下，从常发性拥堵路口的上游路口出发，通过在判定常发拥堵路口的车流量达到一定条件时，采用在上游路口处绕行诱导的方式，将部分流量在上游路口进行左绕行或右绕行诱导，以借用相邻支路来进行左绕行、右绕行，从根本上减少进入常发拥堵路口的车流量，有效减少常发拥堵路口的排队长度和车辆等待延误，甚至可以在常发拥堵路口发生拥堵前即提前进行交通分流，有效提高路口的通行效率，大大缓解交通拥堵情况。
2、本发明进一步在通过分析从上游路口进入常发拥堵路口的车流量，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，再根据需要绕行的直行车流量以及被控上游路口的直行车道的车流量状态，判断被控上游路口当前是否能够分配出直行车道作为绕行车道，使得在上游路口有条件情况下才进行绕行车道的设置，能够充分利用上游路口进行车流量的绕行分流，同时还能够确保绕行车道的配置不会影响上游路口的正常通行。
3、本发明进一步根据被控上游路口上一时刻排队车流量以及被控上游路口当前时刻能够放行的直行车流量，计算被控上游路口当前时刻直行车辆所需的通过时长，能够依据上游路口的排队车流量状态、直行车流量状态合理、准确的判断路口是否具备条件设置绕行车道，进一步提高动态绕行诱导控制的有效性。
附图说明
图1是本实施例实现车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制的原理流程示意图。
图2是本实施例车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法的实现流程示意图。
图3是本发明具体应用实施例中实现交叉路口动态绕行诱导控制的原理示意图。
图4是本发明具体应用实施例中动态诱导标志牌显示的效果示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1、2所示，本实施例车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法的详细步骤包括：
S01.交通信息获取：获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息。
上述待调整路口具体为常发拥堵的道路交叉口。常发拥堵路口即为常发生拥堵的道路交叉口，如历史发生拥堵较为频繁(超过指定次数)的路口，当然也可以应用于其他需要监控的路口，以对路口进行动态绕行诱导控制，缓解交通拥堵情况。
在具体应用实施例中，基于路侧交通感知设备及基础网联信息系统，采集待调整路口处、待调整路口的被控上游路口以及关联路段的实时交通信息，交通信息具体包括路口车流量、饱和流量、排队长度、信号配时、车道数等。交通信息具体可由布置在路侧的信息感知设备进行实时采集，由路侧的信息感知设备进行边缘计算，由网联信息系统平台进行进一步的计算处理以及汇总交互，交通信息类型具体均可以根据实际需求选取。
上述被控上游路口即为待调整路口的上游路口，车辆从上游路口进入该待调整路口，上游路口可能有一至多个，控制时具体可监控待调整路口的每一个上游路口，以在发生拥堵时在每一个上游路口处均进行绕行诱导控制，也可以仅监控部分上游路口，以在发生拥堵时在部分上游路口处进行绕行诱导控制，如仅监控不常发生交通拥堵的上游路口，具体可以根据实际需求配置。上述上游路口可以仅是一级上游路口，即待调整路口上一级的上游路径，也可以进一步包括二级(上上级上游路口)甚至更多级的上游路口，以使得在二级或更多级的上游路口处也进行绕行诱导控制，以提前进行交通疏导。
S02.诱导控制启动：判断待调整路口处直行车辆的车流量状态，如果直行车辆的车流量状态达到预设绕行控制条件则启动绕行诱导控制，转入步骤S03。
若待调整路口处的车流量过大，如排队长度超过预设阈值，则表明即将发生拥堵，需要启动绕行诱导控制，则转入步骤S03，以使得在待调整路口处车流量达到一定拥堵状态(或者将要达到拥堵状态前)时启动绕行诱导控制；如果车流量较小，则可以不需启动绕行诱导控制。
本实施例具体根据待调整路口处的车流总量以及饱和流率计算直行车辆的通过时长，如果直行车辆的通过时长超过预设阈值，则判定启动绕行诱导控制，转入步骤S03，其中车流总量根据上一时刻排队还没有通过的车流量以及当前时刻进入路口的车流量得到；如果直行车辆的通过时长未超过预设阈值，则返回执行步骤S02，即持续监测待调整路口处直行车辆的排队长度。上述预设阈值的设定具体可以根据实际需求设置。
假定常发拥堵的待调整路口为A，待调整路口A的上游路口为B，上述直行车辆的通过时长具体可采用下式计算得到：
Figure BDA0003239904670000061
其中，tA(k)为待调整路口A当前时刻k直行车辆的通过时长，LA(k-1)为待调整路口A上一时刻k-1的排队车流量，
Figure BDA0003239904670000062
为当前时刻k从被控上游路口B进入待调整路口A的直行车流量，sA为待调整路口A的饱和流率。
上述直行车辆的通过时长的计算表达式当然也可以依据实际需求进行适应性的调整，甚至可以采用其他的计算方式实现。
除采用上述直行车辆的通过时长作为启动绕行诱导控制判断条件以外，还可以采用或者增加其他判断方式，如增加判断是否满足：
Figure BDA0003239904670000071
其中
Figure BDA0003239904670000072
和
Figure BDA0003239904670000073
分别为从被控上游路口B左绕行和右绕行方案经过的沿线其他路口所能承受的最大绕行流量，如果满足上述条件则也不启动绕行诱导，以确保在上游路口能够提供绕行的条件下才启动绕行诱导控制。
在具体应用实施例中，上述步骤S02的具体步骤为：根据步骤S01获取的交通信息，首先按照式(1)计算待调整路口A当前时刻k直行车辆通过时长tA(k)，若tA(k)<t*，t*为预设判断阈值，同时判断是否满足
Figure BDA0003239904670000074
如果是则不启动绕行诱导，不进入以下步骤；否则启动绕行诱导，进入步骤S03。
S03.直行流量状态获取：获取被控上游路口的直行车道的车流量状态。
被控上游路口的直行车道的车流量也即为需要从被控上游路口B进入待调整路口A的车流量。当需要执行动态绕行诱导控制时，具体可由基础网联信息系统获取当前时刻被控上游路口B直行车道的车流量状态，以确定被控上游路口B直行进入待调整路口A的需求流量，结合被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量以及待调整路口A能够放行的车流量等，后续即可以进行在被控上游路口B需要绕行的车流量以及绕行车道资源的判断。
S04.绕行流量确定
S401.根据被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量。
为减少常发拥堵路口(待调整路口)的排队长度，本实施例从常发拥堵路口的上游路口(被控上游路口)入手，通过分析从上游路口进入常发拥堵路口的车流量，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，后续依据该需要绕行的直行车流量判断当前被控上游路口是否有条件设置绕行车道。
本实施例具体根据当前时刻被控上游路口的直行总需求流量以及被控上游路口能够放行的直行车流量，确定需要绕行的车流量。考虑到常被控上游路口B进入的各车流量与待调整路口A可放行流量间的关系，可以确定出被控上游路口B可以进入待调整路口A的最大直行放行流量
Figure BDA0003239904670000075
由被控上游路口B的直行总需求流量
Figure BDA0003239904670000076
以及直行放行的流量
Figure BDA0003239904670000077
即可确定被控上游路口B需要绕行的直行车流量
Figure BDA0003239904670000078
在具体应用实施例中，需要绕行的车流量具体按照下式确定得到：
Figure BDA0003239904670000079
Figure BDA0003239904670000081
其中，
Figure BDA0003239904670000082
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量，
Figure BDA0003239904670000083
为待调整路口A能够放行的车流量，r(k)为被控上游路口B左右转进入待调整路口A的需求流量，
Figure BDA0003239904670000084
为被控上游路口B当前时刻需要绕行的直行车流量，
Figure BDA0003239904670000085
为当前时刻被控上游路口B直行进入待调整路口A的需求流量。
上述需要绕行的车流量的计算表达式当然也可以依据实际需求进行适应性的调整，甚至可以采用其他的计算方式实现。
在具体应用实施例中，上述步骤S03的具体步骤为：根据步骤S01获取的交通信息，获取当前时刻上游路口B直行进入路口A的需求流量
Figure BDA0003239904670000086
以及上游路口B左右转进入路口A的需求流量r(k)，然后按照式(1)计算被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量
Figure BDA0003239904670000087
按照式(2)计算出被控上游路口B当前时刻需要绕行通过的直行车流量
Figure BDA0003239904670000088
S402.车道资源判断：根据需要绕行的直行车流量以及被控上游路口的直行车道的车流量状态，判断被控上游路口当前是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入步骤S05。
考虑到如果被控上游路口的直行车流量较小，如直行车辆的通过时长小于预设阈值，且直行车道数大于1，即有多余的直行车道可以设置成绕行车道，则认为当前被控上游路口有条件将直行车道设置成绕行车道；否则，即被控上游路口的直行车流量较大，或者直行车道数小于等于1，则认为被控上游路口的直行需求也很大，没有足够资源分配给绕行车辆来设置绕行车道，则此时不执行后续步骤，以使得能够充分利用上游路口进行车流量的绕行分流，同时还能够确保绕行车道的配置不会影响上游路口的正常通行。
本实施例具体根据被控上游路口上一时刻排队车流量以及被控上游路口当前时刻能够放行的直行车流量，计算被控上游路口当前时刻直行车辆所需的通过时长；判断被控上游路口当前时刻直行车辆所需的通过时长以及被控上游路口上一时刻的直行车道数是否满足预设条件，如果是则判定被控上游路口能够分配出直行车道作为绕行车道，否则判定不能够分配出直行车道作为绕行车道。
在具体应用实施例中，根据被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量
Figure BDA0003239904670000089
计算被控上游路口B当前时刻直行车辆所需的通过时长，该通过时长等于总流量除以饱和流率sB，其中总流量等于上一时刻排队剩余流量加上
Figure BDA00032399046700000810
被控上游路口当前时刻直行车辆通过时长具体按照下式计算得到：
Figure BDA0003239904670000091
其中，tB(k)为被控上游路口B当前时刻直行车辆通过时长，LB(k-1)为被控上游路口B上一时刻排队车流量，sB为被控上游路口B的饱和流率，
Figure BDA0003239904670000092
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量。
计算出被控上游路口B当前时刻直行车辆通过时长tB(k)后，若tB(k)<t*且
Figure BDA0003239904670000093
Figure BDA0003239904670000094
时，则配置NB直k＝NB直k-1-1，即可以配置一条直行车道作为绕行车道，其中t*为预设判断阈值，
Figure BDA0003239904670000095
为被控上游路口B上一时刻的直行车道数，
Figure BDA0003239904670000096
为被控上游路口B当前时刻设置的直行车道数。
上述路口直行车辆通过时长的计算表达式当然也可以依据实际需求进行适应性的调整，甚至可以采用其他的计算方式实现。
S05.上游路口配置：将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定绕行车道的绕行方向，并根据需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时。
经过步骤S04判断后，被控上游路口B已经具备条件将直行车道设置成绕行车道，则步骤S05进一步将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，同时根据左、右绕行所需的时间确定绕行车道的绕行方向，通过对比左绕行和右绕行的时间，选取更短的作为绕行方案。通过将上游路口B直行的资源重新分配给绕行车辆，可以减少上游路口B进入待调整路口A的直行车流量，从而通过绕行来有效减少常发拥堵路段A的排队长度，从根本上解决常发拥堵路口的拥堵问题。
如图3所示，路口A为两主路相交的常发拥堵路口，为缓解路口A的交通拥堵情况，在路口A的上游路口B处进行绕行诱导控制，按照上述方法在路口A的直行车流量达到一定量时、且路口B有条件设置绕行车道时，将路口B的一条直行车道配置为绕行车道，以使得借用相邻支路来进行左绕行或右绕行。
上述根据左、右绕行所需的时间确定绕行车道的绕行方向具体包括：计算被控上游路口的左绕行时间
Figure BDA0003239904670000097
和右绕行运行时间
Figure BDA0003239904670000098
若
Figure BDA0003239904670000099
则将被控上游路口的一条直行车道配置为左行的绕行车道，即
Figure BDA00032399046700000910
否则将被控上游路口的一条直行车道配置为右行的绕行车道，即
Figure BDA00032399046700000911
进一步先根据需要绕行的直行车流量重新确定被控上游路口的各方向车流量，再根据重新确定的据被控上游路口的各方向车流量确定被控上游路口在左绕行或右绕行下的信号配时，其中根据各方向车流量计算关键流率比，根据各方向的关键流率比计算各方向的有效绿灯时长。
在具体应用实施例中，若采用左绕行，根据步骤S01获取的交通信息，获取当前时刻上游路口B的左转车流量
Figure BDA0003239904670000101
右转车流量
Figure BDA0003239904670000102
以及其他方向车流量
Figure BDA0003239904670000103
根据步骤S04计算获得被上游路口B以进入待调整路口A的最大直行放行流量
Figure BDA0003239904670000104
和需要绕行的直行车流量
Figure BDA0003239904670000105
进而可计算出上游路口B左绕行下的信号配时新方案，详细过程为：
步骤S501.按照下式计算关键流率比：
Figure BDA0003239904670000106
Figure BDA0003239904670000107
Figure BDA0003239904670000108
其中，
Figure BDA0003239904670000109
为当前时刻上游路口B左转方向关键流率比，
Figure BDA00032399046700001010
为当前时刻上游路口B直行和右转方向关键流率比，
Figure BDA00032399046700001011
为当前时刻上游路口B其他方向关键流率比，
Figure BDA00032399046700001012
分别为左转、直行和右转、其他方向的折算饱和流率，α为右转车辆折算系数。
步骤S502.根据计算得到的各方向关键流率比，按照下式计算有效绿灯时长：
Figure BDA00032399046700001013
Figure BDA00032399046700001014
Figure BDA00032399046700001015
其中，
Figure BDA00032399046700001016
分别为当前时刻上游路口B的左转、直行和右转、其他方向的有效绿灯时长，CB为上游路口B的信号周期时长，MB为上游路口B信号损失时长，损失时长包括信号启动损失与全红时间。
步骤S503.根据步骤S502计算的有效绿灯时长进行取整运算，获得最终更新的信号配时。
在具体应用实施例中，与上述原理相同的，若采用左绕行，根据步骤S01获取的交通信息，获取当前时刻路口B的左转车流量
Figure BDA0003239904670000111
右转车流量
Figure BDA0003239904670000112
以及其他方向车流量
Figure BDA0003239904670000113
进而计算B路口右绕行下的信号配时新方案，详细计算流程为：
步骤S511.计算关键流率比：
Figure BDA0003239904670000114
Figure BDA0003239904670000115
Figure BDA0003239904670000116
其中，
Figure BDA0003239904670000117
为当前时刻上游路口B左转方向关键流率比，
Figure BDA0003239904670000118
为当前时刻上游路口B直行和右转方向关键流率比，
Figure BDA0003239904670000119
为当前时刻上游路口B其他方向关键流率比，
Figure BDA00032399046700001110
分别为左转、直行和右转、其他方向的折算饱和流率，α为右转车辆折算系数。
步骤S512.根据步骤S511计算的各方向的关键流率比，计算有效绿灯时长：
Figure BDA00032399046700001111
Figure BDA00032399046700001112
Figure BDA00032399046700001113
其中，
Figure BDA00032399046700001114
分别为当前时刻上游路口B的左转、直行和右转、其他方向的有效绿灯时长，CB为路口B的信号周期时长，MB为上游路口B信号损失时长。
按照上述步骤，依据重新配置后的车道以及各方向的车流量对被控上游路口B重新进行信号配时，可以使得更新后的配时能够匹配适应实施绕行后的流量情况，进一步提高通行效率。
步骤S513.根据步骤S512中计算的有效绿灯时长进行取整运算，获得最终更新的信号配时。
上述信号配时的计算表达式还可以根据实际需求进行适应性调整，甚至还可以采用其他的计算方式实现。
S06.绕行诱导信息更新：按照步骤S05中的配置更新被控上游路口的信号配时，以及被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
预先在被控上游路口上游位置设置动态绕行诱导标志牌，由该诱导指示牌来显示绕行诱导指示信息。由步骤S05确定上游路口的绕行车道配置以及确定的信号配时后，具体可基于网联云控平台，相应地动态更新发布被控上游路口B处的信号配时，同时动态更新被控上游路口B上游的动态诱导标志牌信息，以引导车辆绕行通过常发性拥堵路口A。动态绕行诱导标志牌上可以显示绕行车道的绕行方向(哪条为绕行车道、绕行车道为左绕行还是右绕行)，还可以显示文字提示等，如显示“直行拥堵，请左绕行”，如图4所示。
本发明针对于缓解常发性拥堵路口的交通拥堵问题，从常发性拥堵路口的上游路口出发，通过在判定常发拥堵路口的车流量达到一定条件时，采用在上游路口处绕行诱导的方式，将部分流量在上游路口进行左绕行或右绕行诱导，以借用相邻支路来进行左绕行、右绕行，从根本上减少进入常发拥堵路口的车流量，从而有效减少常发拥堵路口的排队长度和车辆等待延误，甚至可以在常发拥堵路口发生拥堵前即提前进行交通分流，有效提高路口的通行效率，大大缓解交通拥堵情况。
本实施例还包括车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，包括：
交通信息获取模块，用于在车联网环境下获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；
直行流量状态获取模块，用于获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；
绕行量确定及车道资源判断模块，用于根据需要绕行的直行车流量以及被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口当前的直行车道资源中是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入上游路口配置模块；
上游路口配置模块，用于将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定绕行车道的绕行方向，并根据需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时；
绕行诱导信息更新模块，用于按照上游路口配置模块中的配置更新被控上游路口的信号配时，以及被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
上述交通信息获取模块具体可包括路侧交通感知设备、网联信息系统等，结合路侧交通感知设备、网联信息系统来实现各类实时交通信息的获取，路侧交通感知设备、网联信息系统的具体类型均可以根据实际需求确定。
上述信息动态更新模块具体可以采用车联网云控平台、车路协同设备等，由车联网云控平台更新发布信号配时，同时可以结合车联网云控平台、车路协同设备等更新被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
本实施例车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置与上述车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法一一对应，在此不再一一赘述。
在另一实施例中，本发明车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置还可以为：包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序，处理器用于执行计算机程序以执行上述车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法。
在另一实施例中，本发明还提供存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序执行时实现如上述车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，步骤包括：
S01.交通信息获取：获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；
S02.诱导控制启动：判断待调整路口处直行车辆的车流量状态，如果所述直行车辆的车流量状态达到预设绕行控制条件则启动绕行诱导控制，转入步骤S03；
S03.直行流量状态获取：获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；
S04.绕行量确定及车道资源判断：根据所述被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口的当前直行车道资源中是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入步骤S05；
S05.上游路口配置：将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向，并根据所述需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时；
S06.信息动态更新：按照步骤S05中的配置动态更新被控上游路口处的信号配时，以及被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
2.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述步骤S02中，具体根据待调整路口处的车流总量以及饱和流率计算直行车辆所需的通过时长，如果所述直行车辆的通过时长超过预设阈值则启动绕行诱导控制，其中所述车流总量根据上一时刻排队还没有通过的车流量以及当前时刻进入路口的车流量得到；所述直行车辆的通过时长采用下式计算得到：
Figure FDA0003239904660000011
其中，tA(k)为待调整路口A当前时刻k直行车辆的通过时长，LA(k-1)为待调整路口A上一时刻k-1的排队车流量，
Figure FDA0003239904660000012
为当前时刻k从被控上游路口B进入待调整路口A的直行车流量，sA为待调整路口A的饱和流率。
3.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述步骤S04中，具体根据当前时刻被控上游路口的直行总需求流量以及所述被控上游路口能够放行的直行车流量，确定所述需要绕行的车流量；
所述需要绕行的车流量按照下式计算得到：
Figure FDA0003239904660000013
Figure FDA0003239904660000021
其中，
Figure FDA00032399046600000214
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量，
Figure FDA0003239904660000022
为待调整路口A能够放行的车流量，r(k)为被控上游路口B左右转进入待调整路口A的需求流量，
Figure FDA0003239904660000023
为被控上游路口B当前时刻需要绕行的直行车流量，
Figure FDA0003239904660000024
为当前时刻被控上游路口B直行进入待调整路口A的需求流量。
4.根据权利要求1所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述步骤S04中判断被控上游路口的当前直行车道资源包括：根据被控上游路口上一时刻排队车流量以及被控上游路口当前时刻能够放行的直行车流量，计算被控上游路口当前时刻直行车辆所需的通过时长；判断所述被控上游路口当前时刻直行车辆的所需通过时长以及被控上游路口上一时刻的直行车道数是否满足预设条件，如果是则判定被控上游路口能够分配出直行车道作为绕行车道，否则判定不能够分配出直行车道作为绕行车道。
5.根据权利要求4所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述被控上游路口当前时刻直行车辆通过时长按照下式计算得到：
Figure FDA0003239904660000025
其中，tB(k)为被控上游路口B当前时刻直行车辆通过时长，LB(k-1)为被控上游路口B上一时刻排队车流量，sB为被控上游路口B的饱和流率，
Figure FDA0003239904660000026
为被控上游路口B当前时刻能够放行的直行车流量；
若
Figure FDA0003239904660000027
时，则配置
Figure FDA0003239904660000028
即配置一条直行车道作为绕行车道，其中t*为预设判断阈值，
Figure FDA0003239904660000029
为被控上游路口B上一时刻的直行车道数，
Figure FDA00032399046600000210
为被控上游路口B当前时刻设置的直行车道数。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述步骤S05中根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向包括：计算被控上游路口的左绕行时间
Figure FDA00032399046600000211
和右绕行运行时间
Figure FDA00032399046600000212
若
Figure FDA00032399046600000213
则将被控上游路口的一条直行车道配置为左行的绕行车道；否则将被控上游路口的一条直行车道配置为右行的绕行车道。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制方法，其特征在于，所述步骤S05中，具体先根据所述需要绕行的直行车流量重新确定被控上游路口的各方向车流量，再根据重新确定的所述被控上游路口的各方向车流量确定被控上游路口在左绕行或右绕行下的信号配时，其中根据所述各方向车流量计算关键流率比，根据各方向的所述关键流率比计算各方向的有效绿灯时长。
8.一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，其特征在于，包括：
交通信息获取模块，用于在车联网环境下获取待调整路口以及待调整路口的被控上游路口的实时交通信息；
诱导控制启动模块，用于判断待调整路口处直行车辆的车流量状态，如果所述直行车辆的车流量状态达到预设绕行控制条件则启动绕行诱导控制，转入绕行流量确定模块；
直行流量状态获取模块，用于获取被控上游路口的直行车道的车流量状态；
绕行量确定及车道资源判断模块，用于根据所述被控上游路口的直行车道的车流量状态，确定在被控上游路口处需要绕行的直行车流量，以及判断被控上游路口当前的直行车道资源中是否能够分配出直行车道作为绕行车道以提供给绕行的车流量，如果是转入上游路口配置模块；
上游路口配置模块，用于将被控上游路口的一条直行车道配置为绕行车道，根据左、右绕行所需的时间确定所述绕行车道的绕行方向，并根据需要绕行的直行车流量按照当前车道配置重新计算被控上游路口处的信号配时；
信息动态更新模块，用于按照所述上游路口配置模块中的配置动态更新被控上游路口处的信号配时，以及被控上游路口上游的绕行诱导指示信息。
9.根据权利要求8所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，其特征在于：所述交通信息获取模块包括路侧交通感知设备和/或网联信息系统。
10.根据权利要求8所述的车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，其特征在于：所述信息动态更新模块包括车联网云控平台和/或车路协同设备。
11.一种车路协同环境下交叉路口动态绕行诱导控制装置，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如权利要求1～7中任意一项所述方法。
12.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1～7中任意一项所述的方法。
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