CN115482677A - 一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法 - Google Patents

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CN115482677A CN202211136584.6A CN202211136584A CN115482677A CN 115482677 A CN115482677 A CN 115482677A CN 202211136584 A CN202211136584 A CN 202211136584A CN 115482677 A CN115482677 A CN 115482677A
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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，属于智能交通领域。首先，采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突；其次，根据制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，实现对公交车的优先控制；最后，分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，优化车辆进入交叉口的时刻、交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量，减少公交车在自动驾驶交叉口的延误，实现公交车在自动驾驶交叉口的优先通行。

Description

一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法
技术领域
本发明属于智能交通领域，具体涉及一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法。
背景技术
我国大城市交通问题十分严峻，交通拥堵在时间与空间上呈现蔓延扩展趋势，对公交车优先控制的管理措施能够提高道路交通资源的利用率，体现社会公平等公共政策，改善城市环境，缓解交通拥堵，满足人们的出行需求。
本发明提供了一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，对到达交叉口的公交车实行优先控制，通过为车辆设置权重以及对公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，从而减少公交车在自动驾驶交叉口的延误。该方法对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，以实现自动驾驶交叉口的公交优先通行。
发明内容
技术问题：考虑自动驾驶交叉口的公交优先问题，本发明提供了一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，对公交车实行优先控制，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种自动驾驶交叉口的车辆优控制方法，包括如下步骤：
步骤1：采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突；
步骤2：根据所制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，以实现对公交车的优先控制；
步骤3：分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化；
本发明中，步骤1中，采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突，包括如下步骤：
步骤11：交叉口的进口方向用O表示，O∈{E，W，S，N}，其中E，W，S，N分别表示东、西、南、北四个方向，出口方向用D表示，D∈{E，W，S，N}；交叉口各进、出口方向的车道数为n，所有进口道均为自由转向车道，即每个进口道不划分车道功能，车辆均可以左转、直行和右转，各方向进口道编号为i，i∈{1，2，...，n}，各方向出口道编号为j，j∈{1，2，...，n}；车辆的编号为k，k∈K，K表示到达交叉口的所有车辆的集合，公交车的编号为b，b∈B，B表示到达交叉口的所有公交车的集合，小汽车的编号为a，a∈A，A表示到达交叉口的所有小汽车的集合，K＝A∪B；公交车的进、出口方向分别用Ob、Db表示，小汽车的进、出口方向分别用Oa、Da表示；车辆匀速通过交叉口，车速为v，车身长度为l，Sk表示车辆k到停车线的距离，车辆k到达停车线的理论时刻tk由tk＝Sk/v计算；在交叉口内部建立直角坐标系，如图2所示，求出所有行车路径的交点作为冲突点，由此得到冲突点集合，冲突点用c(xc，yc)表示，c∈C，C表示交叉口内部的冲突点集合。
步骤12：根据交叉口内部的冲突点集合，建立防冲突约束模型以分离冲突。
路径r上的起点到冲突点c的距离
Figure BDA0003851702050000011
由公式(1)或公式(2)计算：
Figure BDA0003851702050000012
Figure BDA0003851702050000013
其中，(x0，y0)表示行车路径起点的坐标，(xc，yc)表示冲突点c的坐标。公式(1)针对直行车辆的行车路径，公式(2)针对转弯车辆的行车路径，y′x为行车路径曲线函数y(x)的导函数。
车辆k到达停车线的理论时刻为tk，车辆k进入交叉口的时刻为Tk，车辆进入交叉口的时刻不得小于车辆到达停车线的理论时刻，如公式(3)所示：
Figure BDA0003851702050000014
对于同进口方向选择同一进口道的前后两车k，p，其进入交叉口的时刻应满足公式(4)：
Figure BDA0003851702050000021
公式(4)中，Ok、Op分别表示车辆k与车辆p的进口方向，Ik、Ip分别表示车辆k与车辆p的选择的进口道；车辆k选择的进口道Ik、出口道Ip分别由公式(5)、(6)确定：
Figure BDA0003851702050000022
Figure BDA0003851702050000023
其中，r表示路径编号，R表示路径集合；公式(5)中的lr表示路径r对应的进口道，公式(6)中的l′r表示路径r对应的出口道；
Figure BDA0003851702050000024
为0-1决策变量，当
Figure BDA0003851702050000025
时，表示车辆k选择路径r，当
Figure BDA0003851702050000026
时，表示车辆k未选择路径r；经过交叉口的每一辆车仅能选择一条路径，
Figure BDA0003851702050000027
需满足公式(7)：
Figure BDA0003851702050000028
车辆从路径r上的起点行驶至路径r上的冲突点c所需时间
Figure BDA0003851702050000029
由公式(8)计算：
Figure BDA00038517020500000210
车辆k是否经过冲突点c由公式(9)确定：
Figure BDA00038517020500000211
公式(9)中，
Figure BDA00038517020500000212
为0-1参数，当
Figure BDA00038517020500000213
时，表示冲突点c在路径r上，当
Figure BDA00038517020500000214
时，表示冲突点c未在路径r上；
Figure BDA00038517020500000215
为0-1变量，当
Figure BDA00038517020500000216
时，表示车辆k经过冲突点c，当
Figure BDA00038517020500000217
时，表示车辆k未经过冲突点c。
若车辆k沿其行车路径行驶时经过冲突点c，车辆k到达以及离开冲突点c的时刻由公式(10)、(11)确定：
Figure BDA00038517020500000218
Figure BDA00038517020500000219
其中，tk，c表示车辆k到达冲突点c的时刻，Tk，c表示车辆k离开冲突点c的时刻。
对于经过同一冲突点c的车辆e，f，需分离冲突；当车辆e先到达冲突点c时，车辆e离开冲突点c的时刻应早于车辆f到达冲突点c的时刻，如公式(12)所示：
Figure BDA00038517020500000220
当车辆f先到达冲突点c时，车辆f离开冲突点c的时刻应早于车辆e到达冲突点c的时刻，如公式(13)所示：
Figure BDA00038517020500000221
本发明中，步骤2中，根据所制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，以实现对公交车的优先控制，包括如下步骤：
步骤21：建立公交专用道数量约束模型。各进口方向的公交专用道的数量不得小于零，且不得超过n-1，n表示各进口方向的车道数，对交叉口各进口方向的公交专用道数量的约束如公式(14)、(15)所示：
Figure BDA00038517020500000222
Figure BDA00038517020500000223
公式(14)、(15)中，ΔO，i为0-1决策变量，ΔO，i＝1表示进口方向为O的车道i是公交专用道，ΔO，i＝0表示进口方向为O的车道i不是公交专用道。
步骤22：分别建立小汽车、公交车的路径选择模型。
建立小汽车的路径选择模型；若小汽车a所在的进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后且进口道i为公交专用道，则小汽车a不能选择以i为进口道的路径，对小汽车的路径选择约束如公式(16)所示：
Figure BDA00038517020500000224
公式(16)中，Oa表示小汽车a所在的进口方向；
Figure BDA00038517020500000225
为0-1参数，
Figure BDA00038517020500000226
表示同进口方向的所有公交车均在小汽车a之前，
Figure BDA00038517020500000227
表示同进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后；Ri表示以i为进口道的路径集合，
Figure BDA00038517020500000228
表示小汽车a是否选择路径r。
建立公交车的路径选择模型；若公交车所在的进口方向存在公交专用道，则公交车必须选择公交专用道，对公交车的路径选择约束如公式(17)所示：
若
Figure BDA00038517020500000229
且
Figure BDA00038517020500000230
则
Figure BDA00038517020500000231
公式(17)表示若公交车b所在的进口方向存在公交专用道，且进口道i不是公交专用道，则公交车b不能选择以i为进口道的路径；
Figure BDA0003851702050000031
表示公交车b是否选择路径r。
对公式(17)进行线性化处理，如公式(18)至公式(20)所示：
Figure BDA0003851702050000032
Figure BDA0003851702050000033
Figure BDA0003851702050000034
其中，δO为0-1变量，表示进口方向O是否存在公交专用道；若进口方向O存在公交专用道，即
Figure BDA0003851702050000035
则δO＝1；若进口方向O不存在公交专用道，即
Figure BDA0003851702050000036
则δO＝0。
步骤23：建立公交专用道的判定模型；在公交车b的进口方向，若存在小汽车在公交车b之前，则为公交车b设定一个集合Fb，Fb表示在某进口方向公交车b之前的所有小汽车集合；若集合Fb中的所有小汽车均未与公交车b选择同一条进口道，则公交车b选择的进口道为公交专用道，如公式(21)所示：
若
Figure BDA0003851702050000037
且Ib＝i，则
Figure BDA0003851702050000038
公式(21)中，Ia、Ib分别表示小汽车、公交车选择的进口道。
对公式(21)进行线性化处理，如公式(22)至公式(25)所示：
Figure BDA0003851702050000039
Figure BDA00038517020500000310
Figure BDA00038517020500000311
Figure BDA00038517020500000312
其中，εb，a为0-1变量，表示公交车b与小汽车a是否选择同一条进口道；若公交车b与小汽车a选择同一条进口道，即Ib-Ia＝0，则εb，a＝0；若公交车b与小汽车a未选择同一条进口道，即1≤Ib-Ia≤n-1或1-n≤Ib-Ia≤-1，则εb，a＝1；
Figure BDA00038517020500000313
为0-1变量；Nb表示集合Fb的元素个数。
本发明中，步骤3中，分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，包括如下步骤：
步骤31：车辆的延误dk由公式(26)计算，目标函数由公式(27)计算：
Figure BDA00038517020500000314
min(∑kwk×dk) (27)
公式(26)中，车辆延误dk等于车辆进入交叉口的时刻Tk减去车辆到达停车线的理论时刻tk，公式(27)中，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，wk表示车辆k对应的权重，它代表了车辆在交叉口的优先通行权，其取值与车上的乘客人数、车辆类型等因素有关。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明考虑到自动驾驶交叉口的公交优先问题，并针对此问题提出一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，通过为车辆设置权重以及对公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，减少了公交车在自动驾驶交叉口的延误，实现了公交车在自动驾驶交叉口的优先通行。
附图说明
图1为本发明方法的流程图
图2为本发明中交叉口示意图
图3为实施例示意图
具体实施方式
结合附图与实施例，本发明技术方案详细说明如下：
步骤1中，采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突，包括如下步骤：
步骤11：交叉口的进口方向用O表示，O∈{E，W，S，N}，其中E，W，S，N分别表示东、西、南、北四个方向，出口方向用D表示，D∈{E，W，S，N}；交叉口各进、出口方向的车道数为n，所有进口道均为自由转向车道，即每个进口道不划分车道功能，车辆均可以左转、直行和右转，各方向进口道编号为i，i∈{1，2，...，n}，各方向出口道编号为j，j∈{1，2，...，n}；车辆的编号为k，k∈K，K表示到达交叉口的所有车辆的集合，公交车的编号为b，b∈B，B表示到达交叉口的所有公交车的集合，小汽车的编号为a，a∈A，A表示到达交叉口的所有小汽车的集合，K＝A∪B；公交车的进、出口方向分别用Ob、Db表示，小汽车的进、出口方向分别用Oa、Da表示；车辆匀速通过交叉口，车速为v，车身长度为l，Sk表示车辆k到停车线的距离，车辆k到达停车线的理论时刻tk由tk＝Sk/v计算；在交叉口内部建立直角坐标系，如图2所示，求出所有行车路径的交点作为冲突点，由此得到冲突点集合，冲突点用c(xc，yc)表示，c∈C，C表示交叉口内部的冲突点集合。
实例中，交叉口各进、出口方向的车道数为2，车道宽度为3.5m；某一时刻到达交叉口的公交车与小汽车的编号如图3所示，其中，车辆2、车辆3、车辆6、车辆12、车辆13、车辆16为公交车，其余车辆为小汽车，公交车的车身长度为10m，小汽车的车身长度为4.5m，车辆匀速通过交叉口，车速为10m/s；考虑到小汽车与公交车上乘客人数的差异，将小汽车的权重值设置为1，将公交车的权重值设置为20；已知公交车与小汽车的进、出口方向，公交车、小汽车与停车线之间的距离Sk，公交车、小汽车到达停车线的理论时刻tk，某进口方向公交车b之前的小汽车集合Fb，如表1所示。
表1：到达交叉口的车辆信息表
Figure BDA0003851702050000041
步骤12：根据交叉口内部的冲突点集合，建立防冲突约束模型以分离冲突。
路径r上的起点到冲突点c的距离
Figure BDA0003851702050000042
由公式(1)或公式(2)计算：
Figure BDA0003851702050000043
Figure BDA0003851702050000044
其中，(x0，y0)表示行车路径起点的坐标，(xc，yc)表示冲突点c的坐标。公式(1)针对直行车辆的行车路径，公式(2)针对转弯车辆的行车路径，y′x为行车路径曲线函数y(x)的导函数。
车辆k到达停车线的理论时刻为tk，车辆k进入交叉口的时刻为Tk，车辆进入交叉口的时刻不得小于车辆到达停车线的理论时刻，如公式(3)所示：
Figure BDA0003851702050000045
对于同进口方向选择同一进口道的前后两车k，p，其进入交叉口的时刻应满足公式(4)：
Figure BDA0003851702050000046
公式(4)中，Ok、Op分别表示车辆k与车辆p的进口方向，Ik、Ip分别表示车辆k与车辆p的选择的进口道；车辆k选择的进口道Ik、出口道Ip分别由公式(5)、(6)确定：
Figure BDA0003851702050000047
Figure BDA0003851702050000048
其中，r表示路径编号，R表示路径集合；公式(5)中的lr表示路径r对应的进口道，公式(6)中的l′r表示路径r对应的出口道；
Figure BDA0003851702050000051
为0-1决策变量，当
Figure BDA0003851702050000052
时，表示车辆k选择路径r，当
Figure BDA0003851702050000053
时，表示车辆k未选择路径r；经过交叉口的每一辆车仅能选择一条路径，
Figure BDA0003851702050000054
需满足公式(7)：
Figure BDA0003851702050000055
车辆从路径r上的起点行驶至路径r上的冲突点c所需时间
Figure BDA0003851702050000056
由公式(8)计算：
Figure BDA0003851702050000057
车辆k是否经过冲突点c由公式(9)确定：
Figure BDA0003851702050000058
公式(9)中，
Figure BDA0003851702050000059
为0-1参数，当
Figure BDA00038517020500000510
时，表示冲突点c在路径r上，当
Figure BDA00038517020500000511
时，表示冲突点c未在路径r上；
Figure BDA00038517020500000512
为0-1变量，当
Figure BDA00038517020500000513
时，表示车辆k经过冲突点c，当
Figure BDA00038517020500000514
时，表示车辆k未经过冲突点c。
若车辆k沿其行车路径行驶时经过冲突点c，车辆k到达以及离开冲突点c的时刻由公式(10)、(11)确定：
Figure BDA00038517020500000515
Figure BDA00038517020500000516
其中，tk，c表示车辆k到达冲突点c的时刻，Tk，c表示车辆k离开冲突点c的时刻。
对于经过同一冲突点c的车辆e，f，需分离冲突；当车辆e先到达冲突点c时，车辆e离开冲突点c的时刻应早于车辆f到达冲突点c的时刻，如公式(12)所示：
Figure BDA00038517020500000517
当车辆f先到达冲突点c时，车辆f离开冲突点c的时刻应早于车辆e到达冲突点c的时刻，如公式(13)所示：
Figure BDA00038517020500000518
步骤2中，根据所制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，以实现对公交车的优先控制，包括如下步骤：
步骤21：建立公交专用道数量约束模型。各进口方向的公交专用道的数量不得小于零，且不得超过n-1，n表示各进口方向的车道数，对交叉口各进口方向的公交专用道数量的约束如公式(14)、(15)所示：
Figure BDA00038517020500000519
Figure BDA00038517020500000520
公式(14)、(15)中，ΔO，i为0-1决策变量，ΔO，i＝1表示进口方向为O的车道i是公交专用道，ΔO，i＝0表示进口方向为O的车道i不是公交专用道。
步骤22：分别建立小汽车、公交车的路径选择模型。
建立小汽车的路径选择模型；若小汽车a所在的进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后且进口道i为公交专用道，则小汽车a不能选择以i为进口道的路径，对小汽车的路径选择约束如公式(16)所示：
Figure BDA00038517020500000521
公式(16)中，Oa表示小汽车a所在的进口方向；
Figure BDA00038517020500000522
为0-1参数，
Figure BDA00038517020500000523
表示同进口方向的所有公交车均在小汽车a之前，
Figure BDA00038517020500000524
表示同进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后；Ri表示以i为进口道的路径集合，
Figure BDA00038517020500000525
表示小汽车a是否选择路径r。
建立公交车的路径选择模型；若公交车所在的进口方向存在公交专用道，则公交车必须选择公交专用道，对公交车的路径选择约束如公式(17)所示：
若
Figure BDA00038517020500000526
且
Figure BDA00038517020500000527
则
Figure BDA00038517020500000528
公式(17)表示若公交车b所在的进口方向存在公交专用道，且进口道i不是公交专用道，则公交车b不能选择以i为进口道的路径；
Figure BDA00038517020500000529
表示公交车b是否选择路径r。
对公式(17)进行线性化处理，如公式(18)至公式(20)所示：
Figure BDA00038517020500000530
Figure BDA00038517020500000531
Figure BDA00038517020500000532
其中，δO为0-1变量，表示进口方向O是否存在公交专用道；若进口方向O存在公交专用道，即
Figure BDA00038517020500000533
Figure BDA00038517020500000534
则δO＝1；若进口方向O不存在公交专用道，即
Figure BDA00038517020500000535
则δO＝0。
步骤23：建立公交专用道的判定模型；在公交车b的进口方向，若存在小汽车在公交车b之前，则为公交车b设定一个集合Fb，Fb表示在某进口方向公交车b之前的所有小汽车集合；若集合Fb中的所有小汽车均未与公交车b选择同一条进口道，则公交车b选择的进口道为公交专用道，如公式(21)所示：
若
Figure BDA0003851702050000061
且Ib＝i，则
Figure BDA0003851702050000062
公式(21)中，Ia、Ib分别表示小汽车、公交车选择的进口道。
对公式(21)进行线性化处理，如公式(22)至公式(25)所示：
Figure BDA0003851702050000063
Figure BDA0003851702050000064
Figure BDA0003851702050000065
Figure BDA0003851702050000066
其中，εb，a为0-1变量，表示公交车b与小汽车a是否选择同一条进口道；若公交车b与小汽车a选择同一条进口道，即Ib-Ia＝0，则εb，a＝0；若公交车b与小汽车a未选择同一条进口道，即1≤Ib-Ia≤n-1或1-n≤Ib-Ia≤-1，则εb，a＝1；
Figure BDA0003851702050000067
为0-1变量；Nb表示集合Fb的元素个数。
步骤3中，分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，包括如下步骤：
步骤31：车辆的延误dk由公式(26)计算，目标函数由公式(27)计算：
Figure BDA0003851702050000068
min(∑kwk×dk) (27)
公式(26)中，车辆延误dk等于车辆进入交叉口的时刻Tk减去车辆到达停车线的理论时刻tk，公式(27)中，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，wk表示车辆k对应的权重，它代表了车辆在交叉口的优先通行权，其取值与车上的乘客人数、车辆类型等因素有关
由公式(1)至(27)可求解出目标函数值，即所有车辆的加权延误之和的最小值为23.7035(s)，同时，得到公交优先控制方法下车辆进入交叉口的时刻Tk、车辆延误dk、车辆在交叉口内部的行车路径选择(车辆选择的进口道Ik、出口道Jk)，具体情况如表2所示，同时得到公交专用道应布设在东进口的车道2以及南进口的车道2处，具体情况如表3所示。
表2：自动驾驶交叉口公交优先控制方法的优化结果
Figure BDA0003851702050000069
表3：公交专用道在各进口方向的布设
Figure BDA00038517020500000610
Figure BDA0003851702050000071

Claims (4)

1.一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突；
步骤2：根据所制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，以实现对公交车的优先控制；
步骤3：分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，其特征在于，所述步骤1中，采集到达交叉口的公交车与小汽车的进、出口方向，公交车与小汽车到达停车线的理论时刻，根据交叉口内部的冲突点集合，分离车辆在交叉口内部的冲突，包括如下步骤：
步骤11：交叉口的进口方向用O表示，O∈{E,W,S,N}，其中E,W,S,N分别表示东、西、南、北四个方向，出口方向用D表示，D∈{E,W,S,N}；交叉口各进、出口方向的车道数为n，所有进口道均为自由转向车道，即每个进口道不划分车道功能，车辆均可以左转、直行和右转，各方向进口道编号为i，i∈{1,2,…,n}，各方向出口道编号为j，j∈{1,2,…,m}；车辆的编号为k，k∈K，K表示到达交叉口的所有车辆的集合，公交车的编号为b，b∈B，B表示到达交叉口的所有公交车的集合，小汽车的编号为a，a∈A，A表示到达交叉口的所有小汽车的集合，K＝A∪B；公交车的进、出口方向分别用Ob、Db表示，小汽车的进、出口方向分别用Oa、Da表示；车辆匀速通过交叉口，车速为v，车身长度为l，Sk表示车辆k到停车线的距离，车辆k到达停车线的理论时刻tk由tk＝Sk/v计算；根据交叉口内部冲突点的集合，分离车辆在交叉口内部的冲突，其中冲突点用c表示，冲突点集合用C表示，c∈C。
3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，其特征在于，所述步骤2中，根据所制定的公交优先规则，建立公交专用道数量约束模型，小汽车、公交车的路径选择模型，公交专用道的判定模型，以实现对公交车的优先控制,包括如下步骤：
步骤21：交叉口的进口方向用O表示，O∈{E,W,S,N}，其中E,W,S,N分别表示东、西、南、北四个方向，出口方向用D表示，D∈{E,W,S,N}；交叉口各进、出口方向的车道数为n，各方向进口道编号为i，i∈{1,2,…,n}，各方向出口道编号为j，j∈{1,2,…,n}；车辆的编号为k，k∈K，K表示到达交叉口的所有车辆的集合，公交车的编号为b，b∈B，B表示到达交叉口的所有公交车的集合，小汽车的编号为a，a∈A，A表示到达交叉口的所有小汽车的集合，K＝A∪B；公交车的进、出口方向分别用Ob、Db表示，小汽车的进、出口方向分别用Oa、Da表示；
建立公交专用道数量约束模型；各进口方向的公交专用道的数量不得小于零，且不得超过n-1，n表示各进口方向的车道数，对交叉口各进口方向的公交专用道数量的约束如公式(1)、(2)所示：
Figure FDA0003851702040000011
Figure FDA0003851702040000012
公式(1)、(2)中，ΔO,i为0-1决策变量，ΔO,i＝1表示进口方向为O的车道i是公交专用道，ΔO,i＝0表示进口方向为O的车道i不是公交专用道；
步骤22：分别建立小汽车、公交车的路径选择模型；经过交叉口的每一辆车仅能选择一条路径，如公式(3)所示：
Figure FDA0003851702040000013
公式(3)中，r表示路径编号，R表示路径集合，
Figure FDA0003851702040000014
为0-1决策变量，当
Figure FDA0003851702040000015
时，表示车辆k选择路径r，当
Figure FDA0003851702040000016
时，表示车辆k未选择路径r；车辆k选择的进口道Ik、出口道Jk由公式(4)、(5)确定：
Figure FDA0003851702040000017
Figure FDA0003851702040000018
公式(4)、(5)中，lr表示路径r对应的进口道，l′r表示路径r对应的出口道；
建立小汽车的路径选择模型；若小汽车a所在的进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后且进口道i为公交专用道，则小汽车a不能选择以i为进口道的路径，对小汽车的路径选择约束如公式(6)所示：
Figure FDA0003851702040000019
公式(6)中，Oa表示小汽车a所在的进口方向；
Figure FDA00038517020400000110
为0-1参数，
Figure FDA00038517020400000111
表示同进口方向的所有公交车均在小汽车a之前，
Figure FDA00038517020400000112
表示同进口方向至少存在一辆公交车在小汽车a之后；Ri表示以i为进口道的路径集合，
Figure FDA00038517020400000113
表示小汽车a是否选择路径r；
建立公交车的路径选择模型；若公交车所在的进口方向存在公交专用道，则公交车必须选择公交专用道，对公交车的路径选择约束如公式(7)所示：
若
Figure FDA0003851702040000021
且
Figure FDA0003851702040000022
则
Figure FDA0003851702040000023
公式(7)表示若公交车b所在的进口方向存在公交专用道，且进口道i不是公交专用道，则公交车b不能选择以i为进口道的路径；
Figure FDA0003851702040000024
表示公交车b是否选择路径r；
对公式(7)进行线性化处理，如公式(8)至公式(10)所示：
Figure FDA0003851702040000025
Figure FDA0003851702040000026
Figure FDA0003851702040000027
其中，δO为0-1变量，表示进口方向O是否存在公交专用道；若进口方向O存在公交专用道，即
Figure FDA0003851702040000028
Figure FDA0003851702040000029
则δO＝1；若进口方向O不存在公交专用道，即
Figure FDA00038517020400000210
则δO＝0；
步骤23：建立公交专用道的判定模型；在公交车b的进口方向，若存在小汽车在公交车b之前，则为公交车b设定一个集合Fb，Fb表示在某进口方向公交车b之前的所有小汽车集合；若集合Fb中的所有小汽车均未与公交车b选择同一条进口道，则公交车b选择的进口道为公交专用道，如公式(11)所示：
若
Figure FDA00038517020400000211
且Ib＝i，则
Figure FDA00038517020400000212
公式(11)中，Ia、Ib分别表示小汽车、公交车选择的进口道；
对公式(11)进行线性化处理，如公式(12)至公式(15)所示：
Figure FDA00038517020400000213
Figure FDA00038517020400000214
Figure FDA00038517020400000215
Figure FDA00038517020400000216
其中，εb,a为0-1变量，表示公交车b与小汽车a是否选择同一条进口道；若公交车b与小汽车a选择同一条进口道，即Ib-Ia＝0，则εb,a＝0；若公交车b与小汽车a未选择同一条进口道，即1≤Ib-Ia≤n-1或1-n≤Ib-Ia≤-1，则εb,a＝1；
Figure FDA00038517020400000217
为0-1变量；Nb表示集合Fb的元素个数。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶交叉口的公交优先控制方法，其特征在于，所述步骤3中，分别为公交车与小汽车设置权重，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，对车辆进入交叉口的时刻、车辆在交叉口内部的行车路径选择、公交专用道在各进口方向的布设位置及数量进行优化，包括如下步骤：
步骤31：车辆的延误dk由公式(16)计算，目标函数由公式(17)计算：
Figure FDA00038517020400000218
Figure FDA00038517020400000219
公式(16)中，车辆延误dk等于车辆进入交叉口的时刻Tk减去车辆到达停车线的理论时刻tk，公式(17)中，以所有车辆的加权延误之和最小为目标函数，wk表示车辆k对应的权重。
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