CN115497300A - 一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车路协同领域，特别是一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法及设备。本发明根据获取的路网数据以及车辆数据，通过车路协同系统对其控制范围内的车辆进行优先度排序并依次控制实施换道，实现车辆在车道之间的安全换道；进而在保障交通安全的前提下，使待分流车辆能够在对应控制区段实现安全分流，保障路网整体的高效有序运行，促进车路协同自动驾驶技术的实用化。

Description

一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法及设备

技术领域

本发明涉及车路协同领域，特别是一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法及设备。

背景技术

车路协同是采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车车、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开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。

车路协同自动驾驶运输系统是由支持车路协同的智能道路和具备自动驾驶能力的车辆共同构成的运输系统。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。与单纯的基于车辆自身的自动驾驶不同，车路协同要求道路能够与车辆进行交互。采用车路协同技术的高智能等级的道路，可以实现以道路为控制核心的高度自动化驾驶。在遇到特殊情况时，车辆是由道路直接进行控制，不需要驾驶员接管。

车辆的安全分流是公路交通的一个关键问题。公路车辆分流时，车辆需要在高速行驶的过程中，利用道路上有限的空间，在很短的时间窗口之内，将行驶的车道变换为目标车道。在这一过程中，附近还有其他车辆在高速行驶。要顺利完成这一过程，需要进行一系列在时间和空间上都非常精确的操作。一旦操作失误，就可能发生交通事故。且对于路网而言，完成大量车辆的有序分流则是更为复杂的问题。在每一个互通立交，都必然有大量的车辆需要进行主线分流。如何在整个路网中对这些车辆进行合理的安排，最大限度地满足这些车辆的主线分流需求，同时保障交通安全，是决定车路协同自动驾驶技术是否具有足够的实用性的关键问题。

现有的车路协同自动驾驶系统在解决车辆分流问题时，是以自动驾驶汽车为核心，在整个分流过程中的驾驶行为主要由自动驾驶汽车自主决定。自动驾驶汽车通过车载的检测感知设备和通信设备，自主感知并通过车路、车车通信，了解附近其他车辆的空间分布、行驶速度和方向，然后自主决定车辆的驾驶动作、行进方向和速度。在此过程中还需要不断地与附近的车辆互相协调，避免发生撞车事故。

但现有的方法步骤繁多，处理效率低且及易产生误差，因此如今需要一种更加高效有序的车辆安全分流调度方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法及设备。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，包括以下步骤：

S1：顺行驶方向，将路网划分为若干控制区段，并按行车方向对每个控制区段内的车道从右至左进行编号；所述控制区段为相邻互通立交的分流出口之间的路段；

S2：实施通行流量控制，将进入路网的交通流量限制在预设的流量阈值以下；所述流量阈值=路网容许最大流量*预设百分比；

S3：在每一个控制周期，获取每个车道内的车辆数据以及空白空间数据，按先后顺序进行编号后生成每个车道的维护序列；所述控制周期为预设的时间周期；

S4：依次判断所述维护序列中每个车辆单元的换道状态；

S5：分配待换道车辆的优先度，按优先度顺序依次对所述待换道车辆进行换道；

S6：更新所述维护序列，进入所述S3。本发明根据获取的路网数据以及车辆数据，通过车路协同系统对其控制范围内的车辆进行优先度排序并依次控制实施换道，实现车辆在车道之间的安全换道；进而在保障交通安全的前提下，使待分流车辆能够在对应控制区段实现安全分流，保障路网整体的高效有序运行，促进车路协同自动驾驶技术的实用化。

作为本发明的优选方案，所述维护序列中的单元包括以下参数：单元类型、单元编号、车道编号以及锁定状态；所述单元类型分为车辆以及空白空间；所述锁定状态包括未锁定以及被锁定；

其中，车辆单元的参数还包括车辆外轮廓尺寸、车辆当前位置、设定行驶速度、实际行驶速度以及车辆规划行驶路径；

所述车辆规划行驶路径由对应车辆在所述路网中规划经过的控制区段依次连接而成。

作为本发明的优选方案，所述S4包括：

S41：计算每个车辆单元从当前区段到驶离主线还剩余的控制区段的数量Si，以及所述车辆单元移动到右侧车道还需要的换道操作次数Li；i为所述车辆单元的单元编号；

S42：依次判断每个所述车辆单元的换道状态，输出需要换道的车辆单元为待换道车辆；具体判断标准为：

若Si≤Li，则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向右换道；

若Si=Li+1，则所述车辆单元在本当前区段的换道方向为不换道；

若Si≥Li+2，判断所述车辆单元是否位于最左侧车道，当所述车辆单元位于最左侧车道时，所述车辆单元在当前区段的换道方向为不换道；否则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向左换道。

作为本发明的优选方案，所述S5中优先度分配包括以下分配规则：

对于Li=0，且换道方向为向左换道的待换道车辆，赋予第一优先级；

对于Si=Li=1的待换道车辆，赋予第二优先级；

对于Si=Li>1的待换道车辆，赋予第三优先级；

剩余待换道车辆，赋予第四优先级；

当优先度等级相同时，按所述待换道车辆的单元编号，由小到大进行优先度排序。

作为本发明的优选方案，所述S5中待换道车辆包括以下换道流程：

S521：统计空间位置与所述待换道车辆在换入车道上的影子单元存在重叠的车辆单元的数量vo；

其中，所述换入车道为待换道车辆将要移入的车道；所述影子单元为待换道车辆横向平移到所述换入车道上之后，车身加上前后安全距离所占据的空间；

S522：计算所述待换道车辆的空间换位方案的换位参数组；所述换位参数组包括：

参数一：滑移距离md，为所述待换道车辆在当前车道上的相对位移，沿行驶方向，向前位移为正，后向位移为负；

参数组二：车辆单元nq，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行前向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mq，为所述车辆单元nq对应的前向滑移距离；

参数组三：车辆单元nh，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行后向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mh，为所述车辆单元nh对应的后向滑移距离；

S523：根据所述换位参数组，获取所述换入车道上需要利用空白空间单元以及需要调节的车辆单元，并将上述单元标记为被锁定；

S524：控制所述待换道车辆，以及所述需要调节的车辆单元，按所述空间换位方案确定的方向和滑移距离，以预设车速进行移动，直至所述待换道车辆和换入单元对齐；所述换入单元为所述待换道车辆进入所述换入车道后占据的空间；

S525：控制所述待换道车辆进行横移，进入所述换入单元；并将所述待换道车辆以及所述换入单元对应的单元标记为被锁定，所述S523中标记为被锁定的单元标记为未锁定；

S526：当所述待换道车辆移动到所述换入单元后，将所述待换道车辆在其原车道上对应的单元类型改为空白空间，并标记该单元为未锁定；并将换入单元的单元类型改为车辆，并标记该单元为未锁定；

S527：根据所述待换道车辆优先度，选择下一辆待换道车辆，进入所述S521，直至所有待换道车辆均已完成调度或当前控制周期的时间耗尽。

作为本发明的优选方案，所述S522中，所述换位参数组包括以下计算规则：

当vo=0时，md=mq=mh=0，nq和nh为空；

当vo=1时，获取预设的后向滑移方程组中mh的最大值maxmh，以及预设的前向滑移方程组中mq的最小值minmq；

若|maxmh|≤minmq，则：

；

若|maxmh|＞minmq，则：

；

当vo≥2时，获取所述影子单元上长度最长的空白空间单元，将此空白空间单元的长度为Lk，所述影子单元的长度为Ls；

则：

Lk= Ls-hq+hh；

mq=hq；

mh=hh；

其中，hq为所述空白空间单元前方第一个车辆单元的尾部与所述影子单元前端的距离，hh为所述空白空间单元后方第一个车辆单元的头部与所述影子单元后端的距离。

作为本发明的优选方案，所述后向滑移方程组为：

所述前向滑移方程组为：

其中，vh是所述车辆单元nh的头部到所述换入单元尾部的距离，vq是所述车辆单元nq的尾部到所述换入单元的前端的距离；fq是待换道车辆前端的自由空间的长度，fh是待换道车辆后端的自由空间的长度。

作为本发明的优选方案，所述S523包括：

a：当mq＞0，从所述车辆单元nq开始，向前搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mq；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mq，记此时的空白空间单元的编号为nqs，系统将从所述空白空间单元nqs到所述空白空间单元nq之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mq，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527；

b：当mh≥0，从所述车辆单元nh开始，向后搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mh；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mh，记此时的空白空间单元的编号为nhs，系统将从所述空白空间单元nh到所述空白空间单元nhs之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mh，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527。

一种车辆安全分流调度设备，包括至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，以及与所述至少一个处理器通信连接的通讯模块；所述通讯模块用于与车路协同系统通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明根据获取的路网数据以及车辆数据，通过车路协同系统对其控制范围内的车辆进行优先度排序并依次控制实施换道，实现车辆在车道之间的安全换道；进而在保障交通安全的前提下，使待分流车辆能够在对应控制区段实现安全分流，保障路网整体的高效有序运行，促进车路协同自动驾驶技术的实用化。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法的流程示意图；

图2为本发明实施例3所述的一种利用了实施例1所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法的一种车辆安全分流调度设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，包括以下步骤：

S1：顺行驶方向，将路网划分为若干控制区段，并按行车方向对每个控制区段内的车道从右至左进行编号；所述控制区段为相邻互通立交的分流出口之间的路段。

S2：实施通行流量控制，将进入路网的交通流量限制在预设的流量阈值以下；所述流量阈值=路网容许最大流量*预设百分比。

S3：在每一个控制周期，获取每个车道内的车辆数据以及空白空间数据，按先后顺序进行编号后生成每个车道的维护序列。所述控制周期为预设的时间周期。

所述维护序列中的单元包括以下参数：单元类型、单元编号、车道编号以及锁定状态；所述单元类型分为车辆以及空白空间；所述锁定状态包括未锁定以及被锁定，被锁定的单元不参与计算。

其中，车辆单元的参数还包括车辆外轮廓尺寸、车辆当前位置、设定行驶速度、实际行驶速度以及车辆规划行驶路径。

所述车辆规划行驶路径由对应车辆在所述路网中规划经过的控制区段依次连接而成。其中，从行驶方向上说，后续行驶的控制区段有两种情况，一种是维持原来的行驶方向（主线行驶），一种是改变行驶方向（驶离主线）。

S4：依次判断所述维护序列中每个所述车辆单元的换道状态。

S5：分配待换道车辆的优先度，按优先度顺序依次对所述待换道车辆进行换道。

S6：更新所述维护序列，进入所述S3。所述S3～所述S6在每个控制周期循环执行。

实施例2

本实施例为实施例1的一种具体实施方式，

S1：顺行驶方向，将路网划分为若干控制区段，并按行车方向对每个控制区段内的车道从右至左进行编号；所述控制区段为相邻互通立交的分流出口之间的路段。

其中，本实施例将最右侧车道编号为0，因此本实施例中车道的编号也可以理解为，这个车道上的车辆需要向左换道多少次，才能移到分流车道。

S2：实施通行流量控制，将进入路网的交通流量限制在预设的流量阈值以下；所述流量阈值=路网容许最大流量*预设百分比。

S3：在每一个控制周期，获取每个车道内的车辆数据以及空白空间数据，按先后顺序进行编号后生成每个车道的维护序列。

S4：依次判断所述维护序列中每个所述车辆单元的换道状态。

S41：计算每个车辆单元从当前区段到驶离主线还剩余的控制区段的数量Si（包括当前区段），以及所述车辆单元移动到最右侧车道还需要的换道操作次数Li；i为所述车辆单元的单元编号。

如果在包括当前区段在内的剩余控制区段上，平均给与每辆车在每一个区段一次换道机会，那么在车辆到达分流点之前，Si=车辆还有多少次换道机会。当分流必须在本控制区段完成时Si=1。

S42：依次判断每个所述车辆单元的换道状态，输出需要换道的车辆单元为待换道车辆；具体判断标准为：

若Si≤Li，则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向右换道；

若Si=Li+1，则所述车辆单元在本当前区段的换道方向为不换道；

若Si≥Li+2，判断所述车辆单元是否位于最左侧车道，当所述车辆单元位于最左侧车道时，所述车辆单元在当前区段的换道方向为不换道；否则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向左换道。

Li是车辆换到最右侧车道还需要的换道操作次数。而Si是车辆剩余的换道机会。当Si=Li时，就意味着车辆必须把每一次换道机会都利用起来并且向右换道。

当Si>Li，都意味着换道机会还有富余。但Si=Li+1时，车辆不能向左换道，如果车辆向左换道，把这个换道机会用掉了，就意味着S’i=Si-1，而同时L’i=Li+1。换道之后就是S’i=Li而L’i=Li+1，结果是S’i<L’i了，那就意味着车辆在后续路段的换道机会都不够了，说明换道操作没有创造更多的资源，纯属浪费。0号车道上，应该在本控制区段完成分流的车辆属于这种情况。

Si≥Li+2时，对于最左侧车道，Si>Li，意味着换道机会还有富余。但车辆也不可能再向左换道了。对于非最左侧车道，Si>Li，意味着换道机会还有富余。即使Si=Li+2，S’i≥Li+1而L’i=Li+1，车辆在后续路段还有足够的换道机会。车辆向左换道，可以调整出空间有利于后续的换道调度。0号车道上，应该在下一个控制区段完成分流的车辆属于这种情况。

S5：在每一个控制周期，分配待换道车辆的优先度，按优先度顺序依次对所述待换道车辆进行换道；所述控制周期为。

S51：分配待换道车辆的优先度，优先度分配包括以下分配规则：

对于Li=0，且换道方向为向左换道的待换道车辆，赋予第一优先级；

0车道就是最右侧车道，也就是分流车道，这个车道上应该优先安排在本控制区段就完成分流的车辆，凡不是在本控制区段分流的车辆应该优先移走，给需要分流的车辆腾出空间。

对于Si=Li=1的待换道车辆，赋予第二优先级；

对于Si=Li>1的待换道车辆，赋予第三优先级；

剩余待换道车辆，赋予第四优先级；

当优先度等级相同时，按所述待换道车辆的单元编号，由小到大进行优先度排序。

S52：按优先度顺序依次对所述待换道车辆进行换道。

S521：统计空间位置与所述待换道车辆在换入车道上的影子单元存在重叠的车辆单元的数量vo；

其中，所述换入车道为待换道车辆将要移入的车道；所述影子单元为待换道车辆横向平移到所述换入车道上之后，车身加上前后安全距离所占据的空间；

S522：计算所述待换道车辆的空间换位方案的换位参数组；所述换位参数组包括：

参数一：滑移距离md，为所述待换道车辆在当前车道上的相对位移（与前后方正常行驶车辆的间距的变化量），沿行驶方向，向前位移为正，后向位移为负；

参数组二：车辆单元nq，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行前向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mq，为所述车辆单元nq对应的前向滑移距离；

参数组三：车辆单元nh，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行后向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mh，为所述车辆单元nh对应的后向滑移距离。

具体计算规则如下：

当vo=0时，md=mq=mh=0，nq和nh为空；

当vo=1时，获取预设的后向滑移方程组中mh的最大值maxmh（mh为向后移动时，此为负值），以及预设的前向滑移方程组中mq的最小值minmq；

所述后向滑移方程组为：

所述前向滑移方程组为：

其中，vh是所述车辆单元nh的头部到所述换入单元尾部的距离，vq是所述车辆单元nq的尾部到所述换入单元的前端的距离；fq是待换道车辆前端的自由空间的长度，fh是待换道车辆后端的自由空间的长度。

若|maxmh|≤minmq，则：

；

若|maxmh|＞minmq，则：

；

当vo=1时，换入单元所需的空间的创建应采用单向生成策略（这时影子单元上只有一辆车，车子是一个整体没法分两半，只能选择向某一个方向移动来创建换入单元，也就是单向生成策略。只有影子单元内，存在两个或更多车辆时，才有可能让不同的车辆向两个方向滑移来创建换入单元，也就是双向生成策略）。这种情况下，要么将这辆车的尾部移到换入单元的头部，mh=0，车辆（包括待换道车辆和邻道车辆）的总滑移距离等于车辆的尾部到换入单元头部的距离，记为vq。或者将这辆车的头部移到换入单元的尾部，mq=0，车辆的滑移距离等于车辆的头部到换入单元尾部的距离，记为vh；两种办法都可以。待换道车辆如果有前后滑移的空间，就应该尽量利用待换道车辆的滑移，减少换入车道上车辆的滑移量，因为换入车道上的车辆滑移很可能影响的不只是一辆车，因此其滑移量越小越好。而待换道车辆在其自由空间中的滑移不会影响其他任何车辆。

当vo≥2时，获取所述影子单元上长度最长的空白空间单元（需要扣除车辆之间的安全间距之后），将此空白空间单元的长度记为Lk，所述影子单元的长度为Ls；

则：

Lk= Ls-hq+hh；

mq=hq；

mh=hh；

其中，hq为所述空白空间单元前方第一个车辆单元的尾部与所述影子单元前端的距离，hh为所述空白空间单元后方第一个车辆单元的头部与所述影子单元后端的距离。

当vo≥2时，这时候待换道车辆最好不移动了。因为这时候换入车道的策略是双向移动。而待换道车辆本身不管向哪个方向移动，换入车道上那个方向移动的效果就会被抵消。

有时候可能会遇到长度超长的车辆，占据整个影子单元，这时总滑移量就要超过影子单元的总长度。因此，vq或者vh很有可能大于Ls。

S523：根据所述换位参数组，获取所述换入车道上需要利用空白空间单元以及需要调节的车辆单元，并将这些单元标记为被锁定；

a：当mq＞0，从所述车辆单元nq开始，向前搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mq；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mq，记此时的空白空间单元的编号为nqs，系统将从所述空白空间单元nqs到所述空白空间单元nq之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mq，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527；

b：当mh≥0，从所述车辆单元nh开始，向后搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mh；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mh，记此时的空白空间单元的编号为nhs，系统将从所述空白空间单元nh到所述空白空间单元nhs之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mh，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527。

S524：控制所述待换道车辆，以及所述需要调节的车辆单元，按所述空间换位方案确定的方向和滑移距离，以预设车速进行移动，直至所述待换道车辆和换入单元对齐；所述换入单元为所述待换道车辆进入所述换入车道后占据的空间；

S525：控制所述待换道车辆进行横移，进入所述换入单元；并将所述待换道车辆以及所述换入单元对应的单元标记为被锁定，所述S523中标记为被锁定的单元标记为未锁定；

S526：当所述待换道车辆移动到所述换入单元后，将所述待换道车辆在其原车道上对应的单元类型改为空白空间，并标记该单元为未锁定；并将换入单元的单元类型改为车辆，并标记该单元为未锁定；

S527：根据所述待换道车辆优先度，选择下一辆待换道车辆，进入所述S521，直至所有待换道车辆均已完成调度或当前控制周期的时间耗尽。

S6：更新所述维护序列，进入所述S4，直至接收到停止指令。

实施例3

如图2所示，一种车辆安全分流调度设备，包括至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，以及与所述至少一个处理器通信连接的通讯模块；所述通讯模块用于与车路协同系统通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述实施例所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法。所述输入输出接口可以包括显示器、键盘、鼠标、以及USB接口，用于输入输出数据；电源用于为车辆安全分流调度设备提供电能。

本领域技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：顺行驶方向，将路网划分为若干控制区段，并按行车方向对每个控制区段内的车道从右至左进行编号；所述控制区段为相邻互通立交的分流出口之间的路段；

S2：实施通行流量控制，将进入路网的交通流量限制在预设的流量阈值以下；所述流量阈值=路网容许最大流量*预设百分比；

S3：在每一个控制周期，获取每个车道内的车辆数据以及空白空间数据，按先后顺序进行编号后生成每个车道的维护序列；所述控制周期为预设的时间周期；

S4：依次判断所述维护序列中每个车辆单元的换道状态；

S5：分配待换道车辆的优先度，按优先度顺序依次对所述待换道车辆进行换道；

S6：更新所述维护序列，进入所述S3。

2.根据权利要求1所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述维护序列中的单元包括以下参数：单元类型、单元编号、车道编号以及锁定状态；所述单元类型分为车辆以及空白空间；所述锁定状态包括未锁定以及被锁定；

其中，车辆单元的参数还包括车辆外轮廓尺寸、车辆当前位置、设定行驶速度、实际行驶速度以及车辆规划行驶路径；

所述车辆规划行驶路径由对应车辆在所述路网中规划经过的控制区段依次连接而成。

3.根据权利要求1所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述S4包括：

S41：计算每个车辆单元从当前区段到驶离主线还剩余的控制区段的数量Si，以及所述车辆单元移动到右侧车道还需要的换道操作次数Li；i为所述车辆单元的单元编号；

S42：依次判断每个所述车辆单元的换道状态，输出需要换道的车辆单元为待换道车辆；具体判断标准为：

若Si≤Li，则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向右换道；

若Si=Li+1，则所述车辆单元在本当前区段的换道方向为不换道；

若Si≥Li+2，判断所述车辆单元是否位于最左侧车道，当所述车辆单元位于最左侧车道时，所述车辆单元在当前区段的换道方向为不换道；否则所述车辆单元在当前控制区段的换道方向为向左换道。

4.根据权利要求3所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述S5中优先度分配包括以下分配规则：

对于Li=0，且换道方向为向左换道的待换道车辆，赋予第一优先级；

对于Si=Li=1的待换道车辆，赋予第二优先级；

对于Si=Li>1的待换道车辆，赋予第三优先级；

剩余待换道车辆，赋予第四优先级；

当优先度等级相同时，按所述待换道车辆的单元编号，由小到大进行优先度排序。

5.根据权利要求1所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述S5中待换道车辆包括以下换道流程：

S521：统计空间位置与所述待换道车辆在换入车道上的影子单元存在重叠的车辆单元的数量vo；

其中，所述换入车道为待换道车辆将要移入的车道；所述影子单元为待换道车辆横向平移到所述换入车道上之后，车身加上前后安全距离所占据的空间；

S522：计算所述待换道车辆的空间换位方案的换位参数组；所述换位参数组包括：

参数一：滑移距离md，为所述待换道车辆在当前车道上的相对位移，沿行驶方向，向前位移为正，后向位移为负；

参数组二：车辆单元nq，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行前向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mq，为所述车辆单元nq对应的前向滑移距离；

参数组三：车辆单元nh，为在与所述待换道车辆的所述影子单元存在重叠的车辆单元中，执行后向滑移操作的最后一个车辆单元；距离mh，为所述车辆单元nh对应的后向滑移距离；

S523：根据所述换位参数组，获取所述换入车道上需要利用空白空间单元以及需要调节的车辆单元，并将上述单元标记为被锁定；

S524：控制所述待换道车辆，以及所述需要调节的车辆单元，按所述空间换位方案确定的方向和滑移距离，以预设车速进行移动，直至所述待换道车辆和换入单元对齐；所述换入单元为所述待换道车辆进入所述换入车道后占据的空间；

S525：控制所述待换道车辆进行横移，进入所述换入单元；并将所述待换道车辆以及所述换入单元对应的单元标记为被锁定，所述S523中标记为被锁定的单元标记为未锁定；

S526：当所述待换道车辆移动到所述换入单元后，将所述待换道车辆在其原车道上对应的单元类型改为空白空间，并标记该单元为未锁定；并将换入单元的单元类型改为车辆，并标记该单元为未锁定；

S527：根据所述待换道车辆优先度，选择下一辆待换道车辆，进入所述S521，直至所有待换道车辆均已完成调度或当前控制周期的时间耗尽。

6.根据权利要求5所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述S522中，所述换位参数组包括以下计算规则：

当vo=0时，md=mq=mh=0，nq和nh为空；

当vo=1时，获取预设的后向滑移方程组中mh的最大值maxmh，以及预设的前向滑移方程组中mq的最小值minmq；

若|maxmh|≤minmq，则：

；

若|maxmh|＞minmq，则：

；

当vo≥2时，获取所述影子单元上长度最长的空白空间单元，记此空白空间单元的长度为Lk，所述影子单元的长度为Ls；

则：

Lk= Ls-hq+hh；

mq=hq；

mh=hh；

其中，hq为所述空白空间单元前方第一个车辆单元的尾部与所述影子单元前端的距离，hh为所述空白空间单元后方第一个车辆单元的头部与所述影子单元后端的距离。

7.根据权利要求6所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述后向滑移方程组为：

所述前向滑移方程组为：

其中，vh是所述车辆单元nh的头部到所述换入单元尾部的距离，vq是所述车辆单元nq的尾部到所述换入单元的前端的距离；fq是待换道车辆前端的自由空间的长度，fh是待换道车辆后端的自由空间的长度。

8.根据权利要求5所述的一种基于车路协同系统的车辆安全分流调度方法，其特征在于，所述S523包括：

a：当mq＞0，从所述车辆单元nq开始，向前搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mq；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mq，记此时的空白空间单元的编号为nqs，系统将从所述空白空间单元nqs到所述空白空间单元nq之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mq，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527；

b：当mh≥0，从所述车辆单元nh开始，向后搜索可用的空白空间单元，直到搜索到的空白空间单元的总长度≥mh；或者遇到被锁定单元时为止；

若搜索停止时空白空间单元的总长度≥mh，记此时的空白空间单元的编号为nhs，系统将从所述空白空间单元nh到所述空白空间单元nhs之间的所有单元标记为被锁定；

若搜索停止时空白空间单元的总长度<mh，则判断当前待换道车辆的换位方案不具备执行条件，放弃对该待换道车辆继续进行换位，进入所述S527。

9.一种车辆安全分流调度设备，其特征在于，包括至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，以及与所述至少一个处理器通信连接的通讯模块；所述通讯模块用于与车路协同系统通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至8中任一项所述的方法。

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