CN113920762A - 一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法 - Google Patents

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刘凯
李润东
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Abstract

本发明公开了一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，涉及城市智能交通技术领域，解决现有应急车辆无法优先畅通通行的技术问题，包括如下步骤：步骤1：以设定速度运行的应急车辆发送优先通行信号，路侧单元接收优先请求信息；步骤2：路侧感知单元采集车道车辆分布状态上传至边缘计算单元；步骤3：边缘计算单元根据应急车辆的位置、速度和车道上车辆的分布形态计算应急车道启发点以及社会车辆的换道坐标下发至近端服务器；步骤4：近端服务器将信息下发至各个车辆，待应急车辆行驶到触发点社会车辆开始按照规划位置清空；本发明解决了城市道路没有设置应急车道的弊端，提高了应急车辆的运行速度和救援质量。

Description

一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法
技术领域
本发明涉及城市智能交通技术领域，更具体的是涉及一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法技术领域。
背景技术
专用式公交车道管理技术：随着汽车保有量增加，土地资源减少，交通拥堵等问题日益凸显，解决交通拥堵问题最有力的抓手是大力推广公共交通。为了使公交车更具有吸引力，提升公交车的准点率，交管部门为公交车设置了独立路权的车道，禁止其他车辆进入，保证了公交车的优先权，专用式公交车道形式主要有：(1)全天式；(2)时间段式。
动态公交专用道管理技术：动态公交专用道是在专用公交专用道的基础上考虑道路资源利用等因素不定时开启公交车道功能。动态应急车道是将道路中的某一条车道设置为公交车道，利用公交车发车频率设置使用规则，即当公交车辆在公交车道中行驶时，社会车辆则不允许进入公交车道，当没有公交专用道上没有公交车运行时，公交专用道则为普通车道。
城市道路可变车道管理技术：可变车道是根据交通系统分布的变化特征将行车道或交叉口渠化段导向车道设置成可随流量变化而改变的可变行驶车道或可变导向车道。城市道路可变车道分为车道行驶方向可变、交叉口导向车道可变、机动车道与非机动车道可变、人行道与非机动车道可变、固定时段可变这五类，其中与动态应急车道相关的为车道行驶方向可变、交叉口导向车道可变这两类。可变车道的管理技术主要有：(1)时间标注式；(2)标线式；(3)文字式；(4)辅助标志牌。
针对上述管理技术：专用式公交车道是给予公交车绝对的道路优先权，划分一条车道供公交车的正常运行，但是公交车运营是有规律的班次调度，会存在一定时间内专用道上无公交车情况，所以专用式公交车道会提高公交车的运行效率，但是会导致道路资源的浪费，降低了整体的社会效益，不利于解决高峰期间城市交通拥堵问题；间歇式公交专用道在专用式公交车道的基础上进行优化，考虑道路资源的浪费，当公交车道上没有公交车时社会车辆即可以驶入该车道，当公交车行驶在公交车道上时社会车辆则需要驶离公交车道；间歇式公交专用道在理论上是可行的，但是这种形式需要全社会的交通参与者协同配合，交叉口有抓拍装置对占用公交车道的社会车辆可以进行抓拍监管，但是在长路段上没有执法设施的监管会存在社会车辆占用公交车道，不礼让公交车的行为，所以在路段上主要是依靠驾驶员的道德约束，这种约束不确定性大，会影响整体的运行效率；第二，间歇式公交专用道功能开启，社会车辆向其他车道换道实现驶离公交车道的目的，在驶离过程中因为车-车无法通讯，旁边车道上行驶的车辆不能准确的了解换道车辆的意图，所以该车辆在换道时就会出现长时间无法换道，影响公交车的运行效率，同时即使其他车道存在换道空间，由于缺乏整体的协调规划以及信息实时交互也会导致车辆换道失败现象；第三，社会车辆向左换道需要左边车道上车辆的协同配合，尤其在高饱和流的情况下，车辆换道存在发生交通事故的风险，所以间歇式公交专用道在实际应用中会存在公交车到达后清空区域内车辆没有清空的情况；最后，综上不论是专用式公交车道还是间歇式公交车道的管理对象均是面向车型的管理技术，由于公交车与应急车辆的优先级存在很大的差别，所以针对应急车道的管理机制与公交车道的管理机制较大的差异；而城市可变车道根据交通系统分布的变化特征将固定不变的交叉口车道按流向划分，设置成车道方向随流量变化而变化的形式，可变车道的管理机制是为了解决道路的交通拥堵问题，所以可变车道管理是属于车流流向管理技术，但是应急车道管理技术其是为了提高应急车辆的运行速度与救援质量，所以应急车道管理技术是属于车型管理方面，综上三者管理对象和原理是不同的，虽然部分可变车道的管理技术适用于应急车道管理，但是可变车道管理技术无法完全满足应急车辆优先需求。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：以设定速度运行的应急车辆发送优先通行信号，路侧单元接收优先请求信息；
步骤2：路侧感知单元采集车道车辆分布状态上传至边缘计算单元；
步骤3：边缘计算单元根据应急车辆的位置、速度和车道上车辆的分布形态计算应急车道启发点以及社会车辆的换道坐标下发至近端服务器；
步骤4：近端服务器将信息下发至各个车辆，待应急车辆行驶到触发点社会车辆开始按照规划位置清空。
步骤1所述应急车辆利用车载单元OBU向路侧单元RSU发送优先请求信息，OBU与RSU通讯采用无线通讯的方式传送信息。
步骤2所述路侧感知单元为雷达和摄像机。
所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：首先将道路离散成若干个大小相同的元胞，单元网格的编号沿着横坐标轴的正方向依次为1，2，3，…，lx/lg，沿着纵坐标的正方向依次为1，2，3，…，ly/lw，以路段空间的左下角为坐标轴原点建立空间直角坐标系，任意单元网格Ra,b对应的坐标为(x,y)如式(1)、(2)所示：
(a-1)lg≤x≤alg a∈{1,2,3,…,lx/lg} (1)
(b-1)lw≤y≤blw b∈{1,2,3,…,ly/lw} (2)
其中，lx为清空路段的长度，lg为元胞长度，ly为清空路段的宽度，lw为元胞宽度；
步骤3.2：建立直角坐标系后，社会车辆编号，动态应急车道要保证应急车道队尾车辆与应急车辆始终保持安全距离Lbuffer，根据车辆分布状态计算应急专用道触发点如式(3)所示：
Figure BDA0003292868980000041
其中，Lopen为应急车道启动点位置距离，
Figure BDA0003292868980000042
为步骤k时处于应急车道队尾车辆的横坐标，
Figure BDA0003292868980000043
为应急车辆距离应急车道上社会车辆队尾距离的集合；
步骤3.3：根据车辆分布状态以社会车辆换道费用产生的费用最小为目标，应急车辆畅行通过路段为约束计算社会车辆的换道坐标，具体数学模型如(4)-(20)所示：
Figure BDA0003292868980000044
T.t.
Figure BDA0003292868980000045
Figure BDA0003292868980000046
Figure BDA0003292868980000047
Figure BDA0003292868980000048
Figure BDA0003292868980000049
Figure BDA00032928689800000410
Figure BDA00032928689800000411
Figure BDA00032928689800000412
Figure BDA00032928689800000413
Figure BDA00032928689800000414
Figure BDA00032928689800000415
Figure BDA00032928689800000416
Figure BDA0003292868980000051
Figure BDA0003292868980000052
[n]>0 (19)
WT＝W′tra*T′ra (20)
Figure BDA0003292868980000053
其中，
Figure BDA0003292868980000054
社会车辆i横向移动的位移；
Figure BDA0003292868980000055
社会车辆i纵向移动的位移；
Figure BDA0003292868980000056
社会车辆i横向移动的单位费用；
Figure BDA0003292868980000057
社会车辆i纵向移动的单位费用；WT时间延误费用；ωx,y0-1变量，表示应急车辆是否在坐标网格(x,y)内，若在网格内值为1；否则值为0；
Figure BDA0003292868980000058
0-1变量，表示社会车辆j是否在坐标网格(x,y)内，若在网格内值为1；否则值为0；M一个很大的正数，可取M＝9999；δjj'0-1变量，表示初始状态社会车辆j′和社会车辆j纵向位置关系，如果y′j>y′j'值为1；否则值为0；vj社会车辆j的运行速度；aj社会车辆j的加速度；n需要移动的车辆数；(xev,yev)应急车辆的横、纵坐标；Δt应急车道开启持续的时间；W′tra单位时间的费用；WT时间延误费用；N迭代次数；Vev应急车辆运行速度；T‘ra持续时间；
步骤3.4：利用分步的A*启发式算法求解式(3)的数学模型，得到根据车辆分布状态计算应急车道触发点的位置以及社会车辆清空位置。
其中，本发明使用分步的A*启发式算法，每次只允许车辆移动一个网格，使用A*启发式算法的目的是减少每一步搜索到的节点数，从而提高搜索效率；如果允许车辆同时进行多步移动会大幅度增加每一步中被搜索的节点数量，从而会导致搜索速度变慢，因此，分步A*启发式算法的具体操作步骤如下：
step0：首先根据目标函数定义栅格地图的初始状态以及目标状态，定义单位移动成本；
step1：定义启发式函数H(x)估计从当前状态到目标状态的广义费用，定义距离函数G(x)计算从起点到当前状态的最短路径，如果最短路径P(n)通过当前状态，则最短路径的估计成本为P(n)＝H(n)+G(n)；
step2：创建一个open列表，将起点状态放入open列表中,计算open列表中F(x)所有节点的值，选择F(x)最小的节点作为当前节点；
step3：如果当前的节点是目标节点，则停止算法流程，并找到最短路径；
step4：否则，将当前节点放入closed列表，并将其不在closed列表中的相邻节点放入open列表中，重复步骤step3。
在应急车道清空问题中，可行解是一组组合的车辆排列，故在寻找最短路径时要避免采用枚举算法，这种算法会对降低迭代效率，因此，本发明中增加了一个终止条件，即在A*启发式算法的step3，如果应急车道已经被清空则停止运行；反之，则继续执行step4。
所述数学模型(4)为目标函数，该目标函数以城市应急车道开启后以社会车辆换道所需要的费用最小为目标，该部分费用包括额外燃油费用、交通事故费用以及环境污染费用等。其中，目标函数中n是保证需要移动的车辆数最少，作为惩罚函数；
数学模型(5)代表一个单元网格内只能停一辆车；
数学模型(6)和(7)代表所有社会车辆都运行在研究路段内的单元网格；
数学模型(8)代表社会车辆之间在运行过程中不允许有超车行为；
数学模型(9)、(10)、(11)代表社会车辆不能交织；
数学模型(12)定义了应急车道清空模型的最终状态；
数学模型(13)和(14)限制应急车辆在运行过程中不会产生换道的行为，即固定应急车道的位置为最外侧车道；
数学模型(15)确保社会车辆之间不会发生冲突，即任意两辆车的位置坐标在任意时刻均不相同；
数学模型(16)保证应急车辆j从换道到完成换道只在一个单元格内完成；
数学模型(17)定义了应急车辆与社会车辆之间的最小安全距离，至少保持一个缓冲区的长度；缓冲区的长度要根据应急车辆与社会车辆的速度决定；
数学模型(18)保证社会车辆优先选择向左换道；
数学模型(19)代表整数函数；
数学模型(20)定义了应急车道清空导致道路通行能力下降，处于应急状态时社会车辆的时间延误费用。
步骤3所述边缘计算单元与近端服务器通过光纤网络传输数据。
步骤1所述路侧单元还包括在路侧安装可变信息板，将变道信息发布，可变信息板上显示车辆的编号以及换道的位置坐标。
步骤4所述社会车辆安装特制地图，该地图以网格、坐标的形式应用，车辆在车内根据地图提示完成换道。
所述地图的信息与车载单元(OBU)的信息同步。
步骤3.4所述分步A*启发式算法的具体操作步骤如下：
step0：首先根据目标函数定义栅格地图的初始状态以及目标状态，定义单位移动成本；
step1：定义启发式函数H(x)估计从当前状态到目标状态的广义费用，定义距离函数
Figure BDA0003292868980000071
计算从起点到当前状态的最短路径，如果最短路径F(n)通过当前状态，则最短路径的估计成本为F(n)＝H(n)+G(n)；
step2：创建一个open列表，将起点状态放入open列表中,计算open列表中F(n)所有节点的值，选择F(n)最小的节点作为当前节点；
step3：如果当前的节点是目标节点，则停止算法流程，并找到最短路径；
step4：否则，将当前节点放入closed列表，并将其不在closed列表中的相邻节点放入open列表中，重复步骤step3。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明利用全网联环境构建应急车道触发点模型，解决应急车道功能开启时间，减少应急车道开启的时间跨度，降低对社会车辆的影响；
本发明基于全网联的环境构建应急车道清空模型，解决了当应急车道功能开启后，应急车道如何清空，社会车辆如何运行，提高应急车道清空速度，保证社会车辆换道的安全性；
本发明解决了城市道路没有设置应急车道的弊端，提高了应急车辆的运行速度和救援质量；
本发明利用智能网联设备，实现车车通讯、车路实时通讯将信息最大化公开；
本发明不仅下发清空指令，同时还会指导车道清空的具体操作；
本发明在路侧安装可变信息板，避免因信息传输延迟而导致车辆没法及时获取指令信息。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明系统流程图；
图2为本发明设备信息交互原理图；
图3为本发明应急车道清空模型原理图；
图4为本发明实施例1车道清空过程示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的控制逻辑为以设定速度运行的应急车辆发送优先通行信号，路侧单元接收优先请求信息，路侧感知单元采集车道车辆分布状态上传至边缘计算单元，边缘计算单元根据应急车辆的位置、速度和车道上车辆的分布形态计算应急车道启发点以及社会车辆的换道坐标下发至近端服务器，最后近端服务器将信息下发至各个车辆，待应急车辆行驶到触发点社会车辆开始按照规划位置清空。
如图2所示，本发明应急车辆利用车载单元OBU向路侧单元RSU发送优先请求信息；OBU与RSU通讯采用无线通讯的方式；路侧感知单元为雷达和摄像机；本发明边缘计算单元与近端服务器可通过光纤网络传输数据；考虑服务器与车辆通讯延时等情况，在路侧安装可变信息板将变道信息发布，可变信息板上显示车辆的编号以及换道的位置坐标；本发明车辆终端安装特制地图，该地图以网格、坐标的形式应用，车辆在车内根据地图提示完成换道；地图信息与车载单元(OBU)的信息同步。
如图3所示，本发明边缘计算单元根据车辆分布状态计算应急车道触发点的位置以及社会车辆清空位置，(1)首先将道路离散成若干个大小相同的元胞，单元网格的编号沿着横坐标轴的正方向依次为1，2，3，…，lx/lg，沿着纵坐标的正方向依次为1，2，3，…，ly/lw，以路段空间的左下角为坐标轴原点建立空间直角坐标系，任意单元网格Ra,b对应的坐标为(x,y)如式(1)、(2)所示：
(a-1)lg≤x≤alg a∈{1,2,3,…,lx/lg} (1)
(b-1)lw≤y≤blw b∈{1,2,3,…,ly/lw} (2)
其中，lx为清空路段的长度，lg为元胞长度，ly为清空路段的宽度，lw为元胞宽度；
(2)建立直角坐标系后，社会车辆编号，动态应急车道要保证应急车道队尾车辆与应急车辆始终保持安全距离Lbuffer，根据车辆分布状态计算应急专用道触发点如式(3)所示：
Figure BDA0003292868980000091
其中，Lopen为应急车道启动点位置距离，
Figure BDA0003292868980000101
为步骤k时处于应急车道队尾车辆的横坐标，
Figure BDA0003292868980000102
为应急车辆距离应急车道上社会车辆队尾距离的集合；
(3)根据车辆分布状态以社会车辆换道费用产生的费用最小为目标，应急车辆畅行通过路段为约束计算社会车辆的换道坐标，具体数学模型如(4)-(20)所示：
Figure BDA0003292868980000103
U.t.
Figure BDA0003292868980000104
Figure BDA0003292868980000105
Figure BDA0003292868980000106
Figure BDA0003292868980000107
Figure BDA0003292868980000108
Figure BDA0003292868980000109
Figure BDA00032928689800001010
Figure BDA00032928689800001011
Figure BDA00032928689800001012
Figure BDA00032928689800001013
Figure BDA00032928689800001014
Figure BDA00032928689800001015
Figure BDA00032928689800001016
Figure BDA00032928689800001017
[n]>0 (19)
WT＝W′tra*T′ra (20)
Figure BDA0003292868980000111
其中，
Figure BDA0003292868980000112
社会车辆i横向移动的位移；
Figure BDA0003292868980000113
社会车辆i纵向移动的位移；
Figure BDA0003292868980000114
社会车辆i横向移动的单位费用；
Figure BDA0003292868980000115
社会车辆i纵向移动的单位费用；WT时间延误费用；ωx,y0-1变量，表示应急车辆是否在坐标网格(x,y)内，若在网格内值为1；否则值为0；
Figure BDA0003292868980000116
变量，表示社会车辆j是否在坐标网格(x,y)内，若在网格内值为1；否则值为0；M一个很大的正数，可取M＝9999；δjj'0-1变量，表示初始状态社会车辆j′和社会车辆j纵向位置关系，如果y′j>y′j'值为1；否则值为0；vj社会车辆j的运行速度；aj社会车辆j的加速度；n需要移动的车辆数；(xev,yev)应急车辆的横、纵坐标；Δt应急车道开启持续的时间；W′tra单位时间的费用；WT时间延误费用；N迭代次数；Vev应急车辆运行速度；T‘ra持续时间；(4)利用分步的A*启发式算法求解(3)的数学模型。
其中，
Figure BDA0003292868980000117
为目标函数，该目标函数以城市应急车道开启后以社会车辆换道所需要的费用最小为目标，该部分费用包括额外燃油费用、交通事故费用以及环境污染费用等。其中，目标函数中n是保证需要移动的车辆数最少，作为惩罚函数；
Figure BDA0003292868980000118
代表一个单元网格内只能停一辆车；
Figure BDA0003292868980000119
代表所有社会车辆都运行在研究路段内的单元网格；
Figure BDA00032928689800001110
代表社会车辆之间在运行过程中不允许有超车行为；
Figure BDA00032928689800001111
Figure BDA00032928689800001112
Figure BDA0003292868980000121
代表社会车辆不能交织；
Figure BDA0003292868980000122
定义了应急车道清空模型的最终状态；
Figure BDA0003292868980000123
和
Figure BDA0003292868980000124
限制应急车辆在运行过程中不会产生换道的行为，即固定应急车道的位置为最外侧车道；
Figure BDA0003292868980000125
确保社会车辆之间不会发生冲突，即任意两辆车的位置坐标在任意时刻均不相同；
Figure BDA0003292868980000126
保证应急车辆j从换道到完成换道只在一个单元格内完成；
Figure BDA0003292868980000127
保证社会车辆优先选择向左换道；
[n]代表整数函数；
Figure BDA0003292868980000128
定义了应急车辆与社会车辆之间的最小安全距离，至少保持一个缓冲区的长度；缓冲区的长度要根据应急车辆与社会车辆的速度决定；
WT＝W′tra*T′ra定义了应急车道清空导致道路通行能力下降，处于应急状态时社会车辆的时间延误费用；
Figure BDA0003292868980000129
定义了应急车道开启的时间跨度。
实施例1
本实施例选取三车道500m路段作为演练对象，如图4所示，利用Python平台仿真随机生成饱和度α＝0.4的车辆分布状态，仿真随机生成的单元网格宽度以车道宽度为准，取3.5m，每个单元网格的长度取值是该仿真的关键因素，该取值直接影响交通流的变道结果；根据Hidas、Toledo的研究表明，当车道上的车辆速度相近或相同的时候，驾驶员采取换道操作需要的距离很短；而当采用车路协同、智能网联技术后，换道距离会变得更小，通过仿真车辆换道所得出的数据可知该操作过程需要的距离最小约为9.5m，所以在本文中单元网格的长度选取10m；为了简化仿真的难度，所以在仿真时应急车辆运行速度取20m/s，即应急车辆单位步长是移动2个单元格，加速度为0m/s2，并且不考虑应急车辆的长度；社会车辆运行速度统一取平均速度10m/s，即社会车辆单位步长是移动1个单元格，社会车辆在换道过程中的加、减速度均为2m/s2。
Figure BDA0003292868980000131

Claims (10)

1.一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：以设定速度运行的应急车辆发送优先通行信号，路侧单元接收优先请求信息；
步骤2：路侧感知单元采集车道车辆分布状态上传至边缘计算单元；
步骤3：边缘计算单元根据应急车辆的位置、速度和车道上车辆的分布形态计算应急车道启发点以及社会车辆的换道坐标下发至近端服务器；
步骤4：近端服务器将信息下发至各个车辆，待应急车辆行驶到触发点社会车辆开始按照规划位置清空。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤1所述应急车辆利用车载单元OBU向路侧单元RSU发送优先请求信息，OBU与RSU通讯采用无线通讯的方式传送信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤2所述路侧感知单元为雷达和摄像机。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：首先将道路离散成若干个大小相同的元胞，单元网格的编号沿着横坐标轴的正方向依次为1，2，3，…，lx/lg，沿着纵坐标的正方向依次为1，2，3，…，ly/lw，以路段空间的左下角为坐标轴原点建立空间直角坐标系，任意单元网格Ra，b对应的坐标为(x，y)如式(1)、(2)所示：
(a-1)lg≤x≤alg a∈{1，2，3，…，lx/lg} (1)
(b-1)lw≤y≤blw b∈{1，2，3，…，ly/lw} (2)
其中，lx为清空路段的长度，lg为元胞长度，ly为清空路段的宽度，lw为元胞宽度；
步骤3.2：建立直角坐标系后，社会车辆编号，动态应急车道要保证应急车道队尾车辆与应急车辆始终保持安全距离Lbuffer，根据车辆分布状态计算应急专用道触发点如式(3)所示：
Figure FDA0003292868970000021
其中，Lopen为应急车道启动点位置距离，
Figure FDA0003292868970000022
为步骤k时处于应急车道队尾车辆的横坐标，
Figure FDA0003292868970000023
为应急车辆距离应急车道上社会车辆队尾距离的集合；
步骤3.3：根据车辆分布状态以社会车辆换道费用产生的费用最小为目标，应急车辆畅行通过路段为约束计算社会车辆的换道坐标，具体数学模型如(4)-(20)所示：
Figure FDA0003292868970000024
S.t.
Figure FDA0003292868970000025
Figure FDA0003292868970000026
Figure FDA0003292868970000027
Figure FDA0003292868970000028
Figure FDA0003292868970000029
Figure FDA00032928689700000210
Figure FDA00032928689700000211
Figure FDA00032928689700000212
Figure FDA00032928689700000213
Figure FDA00032928689700000214
Figure FDA0003292868970000031
Figure FDA0003292868970000032
Figure FDA0003292868970000033
Figure FDA0003292868970000034
[n]>0 (19)
WT＝W′tra*T′ra (20)
Figure FDA0003292868970000035
其中，
Figure FDA0003292868970000036
社会车辆i横向移动的位移；
Figure FDA0003292868970000037
社会车辆i纵向移动的位移；
Figure FDA0003292868970000038
社会车辆i横向移动的单位费用；
Figure FDA0003292868970000039
社会车辆i纵向移动的单位费用；WT时间延误费用；ωx，y0-1变量，表示应急车辆是否在坐标网格(x，y)内，若在网格内值为1；否则值为0；
Figure FDA00032928689700000310
变量，表示社会车辆j是否在坐标网格(x，y)内，若在网格内值为1；否则值为0；M一个很大的正数，可取M＝9999；δjj'0-1变量，表示初始状态社会车辆j'和社会车辆j纵向位置关系，如果y'j>y'j'值为1；否则值为0；vj社会车辆j的运行速度；aj社会车辆j的加速度；n需要移动的车辆数；(xev，yev)应急车辆的横、纵坐标；Δt应急车道开启持续的时间；W′tra单位时间的费用；WT时间延误费用；N迭代次数；Vev应急车辆运行速度；T‘ra持续时间；
步骤3.4：利用分步的A*启发式算法求解式(3)的数学模型，得到根据车辆分布状态计算应急车道触发点的位置以及社会车辆清空位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，
所述数学模型(4)为目标函数，该目标函数以城市应急车道开启后以社会车辆换道所需要的费用最小为目标，该部分费用包括额外燃油费用、交通事故费用以及环境污染费用，其中，目标函数中n是保证需要移动的车辆数最少，作为惩罚函数；
数学模型(5)代表一个单元网格内只能停一辆车；
数学模型(6)和(7)代表所有社会车辆都运行在研究路段内的单元网格；
数学模型(8)代表社会车辆之间在运行过程中不允许有超车行为；
数学模型(9)、(10)、(11)代表社会车辆不能交织；
数学模型(12)定义了应急车道清空模型的最终状态；
数学模型(13)和(14)限制应急车辆在运行过程中不会产生换道的行为，即固定应急车道的位置为最外侧车道；
数学模型(15)确保社会车辆之间不会发生冲突，即任意两辆车的位置坐标在任意时刻均不相同；
数学模型(16)保证应急车辆j从换道到完成换道只在一个单元格内完成；
数学模型(17)定义了应急车辆与社会车辆之间的最小安全距离，至少保持一个缓冲区的长度；缓冲区的长度要根据应急车辆与社会车辆的速度决定；
数学模型(18)保证社会车辆优先选择向左换道；
数学模型(19)代表整数函数；
数学模型(20)定义了应急车道清空导致道路通行能力下降，处于应急状态时社会车辆的时间延误费用；
数学模型(21)定义了应急车道开启的时间跨度。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤3所述边缘计算单元与近端服务器通过光纤网络传输数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤1所述路侧单元还包括在路侧安装可变信息板，将变道信息发布，可变信息板上显示车辆的编号以及换道的位置坐标。
8.根据权利要求1所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤4所述社会车辆通过安装特制地图，该地图以网格、坐标的形式应用，车辆在车内根据地图提示完成换道。
9.根据权利要求8所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，所述地图的信息与车载单元(OBU)的信息同步。
10.根据权利要求4所述的一种基于智能网联环境下应急车辆优先通行的控制方法，其特征在于，步骤3.4所述分步A*启发式算法的具体操作步骤如下：
step0：首先根据目标函数定义栅格地图的初始状态以及目标状态，定义单位移动成本；
step1：定义启发式函数H(x)估计从当前状态到目标状态的广义费用，定义距离函数O(x)计算从起点到当前状态的最短路径，如果最短路径F(n)通过当前状态，则最短路径的估计成本为F(n)＝H(n)+G(n)；
step2：创建一个open列表，将起点状态放入open列表中，计算open列表中F(n)所有节点的值，选择F(x)最小的节点作为当前节点；
step3：如果当前的节点是目标节点，则停止算法流程，并找到最短路径；
step4：否则，将当前节点放入closed列表，并将其不在closed列表中的相邻节点放入open列表中，重复步骤step3。
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