CN116343508A

CN116343508A - 有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质

Info

Publication number: CN116343508A
Application number: CN202310313405.XA
Authority: CN
Inventors: 肖星星; 王庆涛; 孙元霞; 韩鹏; 周正
Original assignee: Xiangyang Daan Automobile Test Center Co Ltd
Current assignee: Xiangyang Daan Automobile Test Center Co Ltd
Priority date: 2023-03-28
Filing date: 2023-03-28
Publication date: 2023-06-27

Abstract

本申请涉及一种有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质，涉及交通控制技术领域，包括MEC根据布设于路口的相机采集到的感知数据确定出路口实时拥堵状态，以形成拥堵集合；当RSU基于V2X技术接收到有轨电车上的OBU广播的优先通行请求和BSM时，基于优先通行请求从拥堵集合中筛选出与有轨电车所在的目标路口对应的目标拥堵状态并从与目标路口对应的信号机处获取信号灯状态信息；RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件；若满足，RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略，信号机基于优先通行策略控制有轨电车的优先通行，进而实现对有轨电车优先通行的准确控制。

Description

有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及交通控制技术领域，特别涉及一种有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质。

背景技术

随着城市发展的进程，城市交通拥堵已经成为急需解决的问题，大力发展城市公共交通是解决城市交通拥堵的最佳途经。其中，由于有轨电车具有运力大、能耗低且污染小等特点，因此适当给与有轨电车优先通行权，是解决城市道路交通拥堵的有效措施。

相关技术中，往往通过线圈检测器或频射设备实现有轨电车的优先通行控制，比如通过线圈检测器或频射设备来检测车辆位置，以估算车辆将要到达路口的时间，并对交通信号控制系统发出优先通行请求，而道路交通控制系统将根据实际情况，考虑道路交通安全通行的情况下给与有轨电车绿灯优先通行。

上述方法在实际使用中存在以下问题：线圈检测器或频射设备检测有轨电车到达时，只能在短时间内检测到存在有轨电车驶入，却未能对有轨电车进行持续监测，以致无法对有轨电车前后的运行状态进行实时评估，且由于线圈检测器仅对有轨电车进行检测，但未对其他车辆进行检查，以致对道路交通流的实时状态感知不足，继而导致无法准确估计道路交通流拥堵状态，从而造成无法准确实现有轨电车的优先通行控制；此外，由于线圈检测器一般是根据道路规划进行预先的埋设和部署，使得基于线圈检测器所形成的优先通行控制的方法存在定制化程度高以及适用性差的问题。

发明内容

本申请提供一种有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质，以解决相关技术中存在的问题。

第一方面，提供了一种有轨电车优先通行控制方法，包括以下步骤：

边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合；

当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时，基于优先通行请求从拥堵集合中筛选出与有轨电车所在的目标路口对应的目标拥堵状态并从与目标路口对应的信号机处获取信号灯状态信息；

RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件；

若满足，RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略并发送至信号机，以供信号机基于所述优先通行策略控制有轨电车的优先通行。

一些实施例中，所述边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合，包括：

布设于每个路口的相机对其所在路口的车辆信息和道路信息进行采集，得到每个路口的感知数据；

MEC基于所述感知数据进行统计和分析得到每个路口实时的拥堵数据，并基于预设的拥堵分级阈值对所述拥堵数据进行分析，得到每个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合。

一些实施例中，所述拥堵数据包括车辆排队长度、平均行程车速、人均延误时间以及车均延误时间中的至少一种。

一些实施例中，在所述当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时的步骤之前，还包括：

当OBU基于V2X技术接收到RSU广播的地图数据时，将本车的定位信息和所述地图数据进行匹配，并根据匹配结果获取车道信息和路口信息；

OBU基于本车的定位信息、行驶状态信息、车道信息以及路口信息生成优先通行请求。

一些实施例中，RSU接收到两辆以上有轨电车上的OBU广播的优先通行请求，所述RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略，包括：

RSU根据每辆有轨电车对应的优先通行请求判断全部有轨电车是否均是同相位的；

若是，则将通行至目标路口所需用时最短的有轨电车作为优先通行的目标有轨电车，并基于所述目标有轨电车的优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略；

若否，则根据每辆有轨电车对应相位处的信号灯状态信息确定信号灯调整策略，并根据信号灯调整策略、优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略。

一些实施例中，所述信号灯调整策略包括绿灯延长策略和红灯缩短策略。

一些实施例中，在所述RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件的步骤之后，还包括：

若有轨电车不满足优先通行条件，则RSU生成非优先通行策略并发送至有轨电车，以供有轨电车基于所述非优先通行策略控制本车运行。

第二方面，提供了一种有轨电车优先通行控制系统，包括：边缘计算单元MEC、路侧单元RSU、车载单元OBU、相机和信号机；

布设于各个路口的相机分别用于采集对应路口的感知数据；

边缘计算单元MEC根据所述感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合；

第三方面，提供了一种有轨电车优先通行控制设备，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行，以实现前述的有轨电车优先通行控制方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，以实现前述的有轨电车优先通行控制方法。

本申请提供了一种有轨电车优先通行控制方法、系统、设备及可读存储介质，包括边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合；当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时，基于优先通行请求从拥堵集合中筛选出与有轨电车所在的目标路口对应的目标拥堵状态并从与目标路口对应的信号机处获取信号灯状态信息；RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件；若满足，RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略并发送至信号机，以供信号机基于所述优先通行策略控制有轨电车的优先通行。本申请通过利用路口相机的感知能力实现对道路交通流状态的实时监控，以确定道路交叉口的拥堵状态，并利用车路协同环境下车路之间的交互能力，对有轨电车进行持续监测，且将有轨电车的实时状态发送至路侧设备，以使得路侧设备可结合道路拥堵状态和有轨电车的实时状态实现对有轨电车在交叉口环境下优先通行的准确控制，其无需进行线圈检测器的预先埋设，不仅降低了定制化程度，且可适用于路口存在多个有轨电车的情形。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种有轨电车优先通行控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的数据交互示意图；

图3为本申请实施例提供的有轨电车优先通行策略的实现示意图；

图4为本申请实施例提供的一种有轨电车优先通行控制系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种有轨电车优先通行控制设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1至图3所示，本申请实施例提供了一种有轨电车优先通行控制方法，包括以下步骤：

步骤S10：边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合；

示范性的，应当理解的是，可通过摄像头感知有轨电车的车辆位置、速度、航向角等，不过该方法需基于图像识别或激光雷达测距得到；而图像识别方法需在标定图像中特征点位置的真实经纬度后，通过图中车辆以及特征点的位置在图像坐标与经纬度坐标进行转换后得到车辆的经纬度，由于视角的畸变以及像素成像的清晰度低将导致图像识别车辆的精确度不高。此外，在进行车辆优先通行的控制场景中，往往只将目标车辆(即有轨电车)作为重点检测，以致对于道路交通车流感知不足，进而无法准确识别交通状态。

而在本实施例中，将通过对路口进行布设具有检测机动车能力的智能相机，或将普通摄像头图像传送至MEC(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)进行识别分析，进而得到路口车流感知信息，即通过智能相机与MEC实现对道路交叉口的车流量的精确感知，实现交通流信息的实时统计与监控，进而得到每个路口实时的拥堵状态，而所有路口的拥堵状态均可存储至拥堵集合中，以供路侧单元RSU获取。

其中，在本实施例中，MEC包括设备接入管理模块、数据中心处理模块以及交通流统计模块；设备接入管理模块用于管理当前路口所布设的相关相机等外设设备；数据中心处理模块用于处理各路外设设备传进来的检测数据，对检测到的数据进行跟踪、去重和管理；交通流统计模块用于对数据中心处理模块处理后的数据进行统计，以统计道路交通流指标，比如对车道排队长度、车流密度、道路交通流流量信息、平均行程车速以及区间延误等指标进行统计，并将交通流统计信息发送至数据中心处理模块；而数据中心处理模块将该交通流统计信息发送至RSU，并且同时将相机等外设设备检测到的感知数据发送至RSU，RSU则以RSM(Road Side Message，路侧单元消息)信息广播至周边车辆。

进一步的，所述边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合，包括：

示范性的，可以理解的是，本实施例中相机的功能包括但不限于能够实时拍摄视频并传输至MEC、标定相对应的拍摄检测范围、安装位置是否合理等，且所布设的相机可覆盖至每个进口道的交通流情况。因此，通过路口的相机可对车辆信息和道路信息进行采集，以获取到交通事件或交通目标数据等感知数据，且该感知数据将统一通过MEC进行跟踪、去噪、去重等处理后，得到感知目标信息，该感知目标信息包括但不限于目标数据的时间戳、车辆ID、车辆类型、车辆的GPS位置、车辆的长宽高、车速和航向角等。

同时MEC对感知目标信息中感知到的机动车目标进行计算、统计和分析，以得到交通流相关指标参数(比如排队长度、平均行程车速以及延误时间等)，再根据交通流相关指标参数进行道路拥堵情况的评定，进而得到各个路口实时的拥堵状态。需要说明的是，相机在采集数据的同时需要区分对应的进口道和车道。

进一步的，所述拥堵数据包括车辆排队长度、平均行程车速、人均延误时间以及车均延误时间中的至少一种。

示范性的，在本实施例中，道路拥堵情况将根据MEC得到的路口车流量相关指标情况得到，具体可将交叉口延误时间、排队长度、平均行驶车速作为道路交通流判断拥堵程度的依据，其包含时间和空间两个维度，选取的指标相对直观，容易获取，且具有代表性。同时，将根据行业标准《道路交通拥堵评价方法》对道路交通拥堵程度进行分级，具体可分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级，其分别表示为严重拥堵、中度拥堵、轻度拥堵和通畅。

具体的，以下针对交叉口延误时间指标的计算原理进行阐释。

应当理解的是，交叉口延误指标包括交叉口的人均延误指标或车均延误指标；若有轨电车具备实时统计车上载客人数，则可采用人均延误指标，否则采用车均延误指标。

其中，假设有轨电车具备实时统计车上载客人数，则可将有轨电车CAN总线接入车载单元OBU中，以使得OBU能够从CAN总线中获取到车辆的实时载客人数，并将实时载客人数上报至云端管理平台(比如交通中心管理平台)和RSU；同时将通过相机等设备得到的感知数据传入MEC，MEC对感知数据进行跟踪处理，处理后的信息包括车辆所在路口ID、路段ID、车道ID、车辆ID、车辆类型、车辆的GPS位置、数据时间戳、车速和航向角等；然后根据以上信息即可得计算到道路交通流延误信息，人均延误时间的计算公式如下所示：

式中，

为人均延误时间，m为进口道数量，n为各个进口道中的车道数，/>

为每个车道的平均延误，t_out为车辆离开相机跟踪的时刻，t_in为相机开始跟踪上该车辆的时刻，E(t_k)为车辆平均通过路口的期望时间，可取通畅的环境下车辆平均通过路口的时间为通过该路口的期望值，γ为车辆载客系数，其可根据车辆类型确定，而在本实施例则可直接取值为有轨电车上的实时载客人数，Num为在一段时间内单车道上统计的车辆数量，时间统计周期可优选为信号灯两至三倍周期时长，且不低于五分钟统计一次。

假设有轨电车不具备实时统计车上载客人数，即无法获取有轨电车的实时载客人数，则可采用车均延误时间指标。具体的，通过相机获取道路交通流中的车流量信息，比如车辆的大小车信息，然后根据车型折算系数得到道路交通流中大小车的延误信息。其中，车均延误时间的具体计算公式如下所示：

式中，

为车均延误时间，δ为车型转换系数，其可通过查阅《城市道路工程设计规范》所记载的车型流量转换系数获取，其他参数的含义与式(1)、(2)相同，在此不再赘述。

其中，车均延误时间与拥堵程度等级之间的关系参见表1所示，需要说明的是，该表中的参数可根据实际道路条件进行调优，以适应不同交叉口路况条件下的拥堵程度等级。

表1车均延误时间与交通拥堵的对应关系

由此可见，通过统计得到车均延误时间后，将根据表1的对应关系判断计算得到的车均延误时间所在的区间，以确定拥堵程度等级和交通拥堵度，进而得到对应路口的拥堵状态。比如，

为86s，由于86s位于[55,100)这个区间，则其对应的拥堵程度等级为Ⅲ级且交通拥堵度为轻度拥堵。

以下针对交叉口排队长度指标的计算原理进行阐释。

排队长度的计算可通过每个信号灯红灯周期内该相机检测得到该车道中排在队尾的车辆的位置，通过相机图像中的标定坐标进行转换，以转换成经纬度坐标，并通过经纬度坐标计算得到该车辆与停止线之间的距离，即可得到车道内在红灯阶段的最大排队长度

需要说明的是，排队长度受交通流影响较大，特别是早晚高峰期来临，排队长度会急剧增加，因此为适应交通流变化，排队长度的统计更新周期不宜过长，也不宜过短，可优选取信号灯五至六个周期时长为周期；且在车流量大时，统计周期可优选为10-15分钟。

应当理解的是，通过上述方法可得到每个进口道中每个车道的排队长度，同时将进口道中的每个与该路口的信号灯相位ID关联，得到每个相位中对应车道的最大排队长度，对于具有复合车道功能的车道，车道排队长度同样取最大值为该相位i的最大排队长度l_{phase_i}。

在确定最大排队长度l_{phase_i}后，将根据最大排队长度l_{phase_i}确定出排队长度系数。具体的，排队长度系数需要根据实际道路路况进行判断，如果实际路况中车道长度L_length超过车辆在交叉口一次排队的最大长度L_queueMax，则以该相位一次排队长度为该进口道的排队长度最大值L_max＝L_queueMax；如果该排队长度的最大值为大于实际道路长度L_length，则排队长度最大值为实际道路长度L_max＝L_length。

其中，路口排队最大长度的计算方法如下：

式中，v_d为交通流启动时消散波的波速，可取经验值进行计算；t₁为消散波传递值最后一辆能通过交叉口的最大传递时间，

为车辆车流启动时的启动平均加速度，可取经验值；t₂为车辆在通过停止线前能够通过交叉口的最大加速时间，t₃为当车辆还未通过交叉口时匀速行驶的时间；g_{phase_i}为该进口道对应相位的绿灯时长，L_queue为车流的排队长度，v_max为车辆在限速条件下能够通过交叉口的最大车速。

若

则L_queueMax＝L_queue；

若

则/>

由此可得到排队长度系数∈_n为：∈_n＝L_{phase_i}/L_queueMax；

此外，需要说明的是，当在统计时间内，车辆的排队长度超过车道长度，出现道路车辆溢出等现象，则直接判定为Ⅰ级拥堵。

其中，排队长度与拥堵程度等级之间的关系参见表2所示，需要说明的是，该表中的参数可根据实际道路条件进行调优，以适应不同交叉口路况条件下的拥堵程度等级。

表2排队长度与交通拥堵的对应关系

由此可见，通过统计得到排队长度系数后，将根据表2的对应关系判断计算得到的排队长度系数所在的区间，以确定拥堵程度等级和交通拥堵度，进而得到对应路口的拥堵状态。比如，∈_n为0.35，由于0.35位于[0.3,0.8)这个区间，则其对应的拥堵程度等级为Ⅱ级且交通拥堵度为中度拥堵。

以下针对交叉口平均行程车速指标的计算原理进行阐释。

可以理解的是，平均行驶车速(即平均行程车速)是反映道路交叉口拥堵程度的直观表现，通过计算整个路口平均车速

即可判断该路口的拥堵程度。整个路口的平均车速可通过各个进口道相机来统计车辆在进入进口道后至离开路口的平均车速，再得到整个路口的平均车速值，在每个路口的实时平均车速时间优选为每5min更新一次。具体的，平均行程车速/>

的计算方法如下：

式中，dist_drive为车辆相机跟踪上该车辆时并离开相机范围时车辆行驶过的距离，其可通过相机获取的数据进行计算得到，其余参数的含义与式(1)、(2)相同，在此不再赘述。

然后根据道路交叉口车辆的平均行程车速结合实际道路的限速情况即可查表(参见表3所示)得到该路口的道路拥堵程度，需要说明的是，表3中的参数可根据实际道路条件进行调优，以适应不同交叉口路况条件下的拥堵程度等级。

表3平均行程车速与交通拥堵的对应关系

由此可见，通过统计得到平均行程车速后，将根据表3的对应关系判断计算得到的平均行程车速所在的区间，以确定拥堵程度等级和交通拥堵度，进而得到对应路口的拥堵状态。比如，平均行程车速为23km/h，由于23km/h位于[20,25)这个区间，则其对应的拥堵程度等级为Ⅲ级且交通拥堵度为轻度拥堵。

应当理解的是，在本实施例中，当基于车辆排队长度、平均行程车速以及延误时间分别进行了道路拥堵状态的评定，则将拥堵状态等级更高的结果作为最终的拥堵状态。比如，针对某一路口，根据车均延时时间计算得到的拥堵状态是：拥堵程度等级为Ⅲ级且交通拥堵度为轻度拥堵；根据排队长度计算得到的拥堵状态是：拥堵程度等级为Ⅱ级且交通拥堵度为中度拥堵；而根据平均行程车速计算得到的拥堵状态是：拥堵程度等级为Ⅲ级且交通拥堵度为轻度拥堵；因此，将根据排队长度计算得到的拥堵状态作为该路口最终的拥堵状态，即该路口的拥堵状态是：拥堵程度等级为Ⅱ级且交通拥堵度为中度拥堵。

由此可见，本实施例通过相机对道路中的车辆进行跟踪计算，得到每个车辆的延误情况，进而得到整个路口的车均延误值，该车均延误值更新频率快且相对稳定；此外，通过计算排队长度和车辆延误以及直观的平均车速，对路口的延误状况从时间和空间的角度进行分类，以实现精细化管理。

需要说明的是，道路交通拥堵程度将根据道路交通流的变化进行统计，统计周期可按早晚高峰、日、周、月以及年等单位进行分级统计，同时需要考虑法定节假日和周末时间段的交通拥堵程度等级统计。其中，每日拥堵程度的统计周期优选至少以10min为周期进行统计，统计得到的数据同步更新至RSU。

步骤S20：当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时，基于优先通行请求从拥堵集合中筛选出与有轨电车所在的目标路口对应的目标拥堵状态并从与目标路口对应的信号机处获取信号灯状态信息；

示范性的，在本实施例中，路侧单元RSU包括定位模块、RSU功能配置模块、路侧终端V2X无线通信模块、消息中心处理模块、智能分析模块以及云端管理模块；其中，定位模块用于自身高精定位信息的采集，以确定RSU的布设是否复合要求；RSU功能配置模块用于配置相关应用功能，配置道路地图等；路侧终端V2X无线通信模块用于将自身配置的电子地图信息通过V2X方式广播至附近其他车辆，同时接收周边车辆广播出来的BSM(BaseSafetyMessage，基本安全消息)、VIR(Vehicle IntentionAnd Request，优先通行请求)消息，以及广播RSU生成优先通行的RSC(Roadside Coordination，引导消息)消息和MAP地图信息以及从TSC(Traffic Signal Controller，交通信号机)获取的红绿灯信息并广播SPAT(Signal Phase andTime，信号相位和时间)信息(比如交叉口信号灯的相位ID、每个相位对应的当前灯色、灯色倒计时以及配时方案等)；

消息中心处理模块用于处理来自无线通信的VIR和BSM消息、来自MEC的感知数据和路侧信号机的SPAT消息，感知数据将会通过V2X无线通信模块以RSM消息集广播至周边车辆，生成的优先通行引导信息将会以RSC路侧引导消息发送至目标车辆；智能分析模块用于对接收到的有轨电车广播出来的请求信息和车辆状态信息、从MEC处获取的道路交通流统计信息以及从信号机处获取的当前红绿灯状态信息进行综合分析处理，以得到有轨电车快速安全通过信号交叉口的行驶方案；云端管理模块用于云端集中设备管理和监控以及路侧设备的相关信息上报等。

车载单元OBU包括高精定位模块、CAN模块、车载终端V2X无线通信模块、车载设备处理单元模块、应用电子控制系统以及APP模块；其中，高精定位模块用于自身高精定位信息的采集；CAN模块用于实时获取自身车辆状态信息，包括经纬度、速度和航向角等；车载终端V2X无线通信模块用于将采集得到的车辆自身状态数据生成BSM消息广播，进行优先通行请求VIR消息的发送，并通过V2X方式接收周边RSU广播出来的RSC消息和MAP消息；车载设备处理单元模块用于采集并处理接收到的BSM、RSM和SPAT消息以及自身采集到的状态信息进行综合处理得到预警或提醒信息，并将其发送至APP模块(该APP模块用于接收OBU提供的相关预警提醒信息，并提供路侧设备配套的场景功能展示及对应的语音提醒)；应用电子控制系统用于采集车辆CAN总线中的车辆数据以及将本车处理后的信息通过显示屏或声音反馈至用户。

其中，MAP消息中的地图数据主要包括有轨电车行驶过程中经过的有效路径特征点，以保证车辆能在通信范围内匹配上地图，触发车辆发出优先通行请求VIR消息，还包括有轨电车的有效路径GPS点、该路口对应的相位ID、车道属性(比如左转、右转、直行或者掉头)、车道宽度、限速、进口道方向以及其他进口道的地图和相位信息等。

因此，当RSU中的路侧终端V2X无线通信模块接收到有轨电车上的OBU中的车载终端V2X无线通信模块广播的优先通行请求和BSM时，路侧终端V2X无线通信模块将通过该优先通行请求从拥堵集合中筛选出与有轨电车所在的目标路口对应的目标拥堵状态(比如拥堵程度等级结果)并从与目标路口对应的信号机处获取信号灯状态信息(比如信号灯的相位ID以及每个相位对应的当前灯色和灯色倒计时等)。

需要说明的是，RSU有可能仅接收到1辆有轨电车发送的优先通行请求，也有可能同时接收到2辆以上的有轨电车发送的优先通行请求，具体将根据实际情况确定，在此不作限定。

进一步的，在所述当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时的步骤之前，还包括：

示范性的，在本实施例中，OBU将实时获取有轨电车的运行数据，其包括但不限于车辆的载客人数、运行速度、实时定位信息、航向角等信息，并构造成BSM消息集，且通过V2X的方式发送至RSU。同时，OBU还将判断本车是否配置成有轨电车的车辆类型，如果不是，则不进行有轨电车优先通行的判断与控制；而若车辆类型是有轨电车，则当车辆从车站驶出且接收到RSU广播出来的MAP地图数据时，将把本车的定位信息与接收到的MAP地图数据进行匹配，以确定本车所对应的经纬度是否与MAP地图数据中的车道经纬度相同；若不相同，则匹配失败，不生成优先通行请求；若相同，则匹配成功，进而获取车道信息和路口信息，比如该方向上的地图对应的上下游节点ID、本车ID、对应的相位ID、交叉口信息以及本车的行驶意图(比如直行、掉头、左转或右转)等；然后计算当前车辆所在的位置与道路交叉口之间的距离以及有轨电车到达路口的时间；最后根据以上信息即可生成有轨电车的优先通行请求，并将优先通行请求信息发送至RSU。

步骤S30：RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件；

示范性的，在本实施例中，MEC将对道路交通流的相关指标信息进行实时分析统计，并根据分析统计结果对道路交通拥堵状况进行充分的评定，在满足有轨电车优先通行的条件时，将根据有轨电车的运行状态进行实时计算，实现信号灯优先通行条件下对信号机的反控。

因此，当RSU从MEC获取到与目标路口对应的目标拥堵状态(比如拥堵程度等级为Ⅰ级)时，将进一步根据该目标拥堵状态判断是否满足优先通行的条件，即当前路况是否允许有轨电车优先通行。

进一步的，在所述RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件的步骤之后，还包括：

示范性的，在本实施例中，当拥堵程度等级为Ⅰ级和Ⅱ级时，说明道路交通流存在相对严重拥堵的环境，在该状态下不宜采用有轨电车优先通行的策略，此时交通管理控制中心将根据上下游区域路况调节进入交叉口流量，防止道路交通流流量进一步增大，出现路口车流溢出等严重拥堵状况发生。因此，当目标拥堵状态为Ⅰ级或Ⅱ级时，RSU将判定有轨电车不满足优先通行的条件，则不对信号机进行配时调整，而是直接生成非优先通行策略(比如正常通行)，此时有轨电车将控制本车进行正常通行。

步骤S40：若满足，RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略并发送至信号机，以供信号机基于所述优先通行策略控制有轨电车的优先通行。

示范性的，在本实施例中，当拥堵程度等级为Ⅲ级和Ⅳ级时，道路交通流呈现较好的运行状况，在该路况下有轨电车可实现信号灯优先通行，即在该道路交通流条件下既不会对道路交通流延误产生较大影响，也能保障有轨电车通行效率。因此，当目标拥堵状态为Ⅲ级或Ⅳ级时，RSU将判定有轨电车满足优先通行的条件，则对信号机进行配时调整，以生成优先通行策略，并发送至信号机，使得信号机执行该优先通行策略，进而有效控制有轨电车的优先通行。

由此可见，当有轨电车进入检测范围时，RSU将会接收到有轨电车上OBU广播出来的BSM消息和优先通行请求，RSU结合信号灯信息和通过相机等传感器设备统计所得的道路交叉口流量信息来进行拥堵分级并综合判断给与有轨电车的优先通行策略，同时还可给与驾驶员优先通行提醒，使有轨电车能够顺利优先通过。总的来说，本实施例通过利用路口相机的感知能力实现对道路交通流状态的实时监控，以确定道路交叉口的拥堵状态，并利用车路协同环境下车路之间的交互能力，对有轨电车进行持续监测，且将有轨电车的实时状态发送至路侧设备，以使得路侧设备可结合道路拥堵状态和有轨电车的实时状态实现对有轨电车在交叉口环境下优先通行的准确控制，其无需进行线圈检测器的预先埋设，不仅降低了定制化程度，提高了容错率，且可适用于路口存在多个有轨电车的情形。

进一步的，RSU接收到两辆以上有轨电车上的OBU广播的优先通行请求，所述RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略，包括：

若否，则根据每辆有轨电车对应相位处的信号灯状态信息确定信号灯调整策略，并根据信号灯调整策略、优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略。其中，所述信号灯调整策略包括绿灯延长策略和红灯缩短策略。

示范性的，在本实施例中，RSU会同时接收到有轨电车发出来的BSM和优先通行请求VIR信息，以及接收到信号机发送的实时信号灯状态信息，RSU将根据上述信息进行决策，并将决策所得的信号灯配时调整结果(即优先通行策略)发送至信号机，以实现信号机的动态调整。

应当理解的是，当RSU接收到比有轨电车更高优先级的车辆发出优先通行请求时，如紧急车辆或特殊车辆时，系统将优先为特殊车辆提供优先通行服务；而若RSU接收到的为相同优先等级的车辆，RSU将会判断该路口有轨电车所在的相位红灯或绿灯倒计时情况为有轨车辆提供优先通行服务。

一般来说，有轨电车均为双向通行，具有明显的规律性，对应的相位一般设置为南北或东西直行相位，较少将南北或东西相位拆分成与左转相位作为同相位设置，如果存在特殊拆分或其他情况，分布不可能超过两个相位，即右转相位可不计算在该范围内。为考虑如果设置为不同相位情况下，将会根据车辆当前相位灯色状态和灯色倒计时作为车辆的优先通行时决策的依据。

具体的，如果相位相同，即在相同相位同时出现两辆有轨电车时，则通过判断东西或南北方向有轨电车到达路口的通行时间来确定其中一辆有轨电车优先执行优先通行策略，当第一辆有轨电车通过后，则第二辆有轨电车将升级为先执行优先通行策略的车辆。

如果相位不相同，即当前有轨电车x在通过路口时，有轨电车x与其他方向存在不相同相位时，先判断该有轨电车x所在的相位的灯色状态。其中，假设在优先请求列表中存在该有轨电车x当前相位灯色状态为绿灯，且绿灯倒计时为

同时当前有轨电车x到达路口的预计时间为/>

则：

如果

则说明当前有轨电车x能够顺利通过当前路口；

如果

则说明当前有轨电车x无法顺利通过当前路口。/>

可以理解的是，如果

则认为该有轨电车x无法在当前相位顺利通过当前路口，因此将不给与有轨电车x执行绿灯延长策略。

而如果

则执行绿灯延长策略，且绿灯延长时间t_adjust为：/>

式中δ为冗余阈值，优选取3s即可。

再假设当前优先请求列表中所有有轨电车相位对应的灯色状态均为红灯状态，则挑选红灯倒计时

最短的相位作为当前相位的优先通行相位，并采用红灯缩短策略，且红灯缩短时间为：/>

同理式中δ为冗余阈值，优选取3s即可。

需要说明的是，在采用红灯缩短策略时，需要考虑道路交通实际情况，以保证每个相位执行完成最短绿灯

时间后才可跳转至下一个相位，在实际跳转过程受到每个相位的最小绿灯时间/>

约束，以保证道路交叉口绿灯相位的正常运行。

应当理解的是，如果当前相位为黄灯状态，黄灯时间为安全清空时间，有轨电车无法实现对黄灯状态下的信号优先控制，等黄灯结束后再为有轨电车生成优先通行策略。

此外，当有轨电车在南北或东西方向先后有有轨电车车辆到达且无法顺利通过时，先到达的车辆存在几种情况到达：(1)当第一辆车在红灯时间到达时，将会采用红灯截止策略以保证车辆能够顺利通过交叉口；(2)当第一辆车在绿灯时间到达时，车辆无法在有效绿灯时间通过交叉口，则会采取绿灯延长策略，并在第二辆车辆到达时，在第一辆车辆调整的时间上继续调整，且当前绿灯相位开始时间至持续调整的绿灯时间不允许超过该相位的最大绿灯时间

通过上述方法即可得到有轨电车在不同情况下到达路口时的信号灯配时调整方案，在保证道路交叉口安全通行的同时，保证道路交叉口的通行能力，给与有轨电车优先通行权。具体的，在RSU端生成优先通行策略后，需要根据优先通行策略对信号灯配时状态进行调整，RSU将会把信号灯配时调整策略下发至信号机，信号机接收到信号灯配时调整策略后，将会在下一个秒数计时时间内开始调整策略，尽可能采用红灯缩短或绿灯延长策略来保证在有轨电车到达路口时为绿灯状态，以使得有轨电车能够通过信号交叉口。

由此可见，本实施例通过利用路侧相机的感知能力，实现对道路交通流状态的实时监控，并根据道路交通流情况对交叉口的拥堵程度进行分级，再根据道路拥堵情况采用合理的优先通行策略；同时利用车路协同环境下具备车路之间的交互能力，将有轨电车的实时状态发送至路侧单元，以使得路侧单元结合路侧相机会对道路交通流感知能力来实现道路实时交互，以适应在不同道路交通流条件下的有轨电车的优先通行策略，当路口存在多个有轨电车同时出现时，也具有良好的适用性。本实施例在单个路口即可实现场景的自适应控制调节有轨电车优先通行，对于整个有轨电车干线同样具有良好的适用性，当然，对于无轨电车等固定线路车辆也同样具有适用性。

综上，本实施例通过车路协同技术与路口相机等感知能力结合，实现有轨电车在交叉口环境下优先通行的效果，并根据不同的延误程度、排队长度和平均行程时间得到道路交叉口的拥堵程度分级，根据分级情况采取是否执行有轨电车优先通行策略，并根据有轨电车在道路交叉口中的行驶特性生成优先通行方案。

参见图4所示，本申请实施例还提供了一种有轨电车优先通行控制系统，包括：边缘计算单元MEC、路侧单元RSU、车载单元OBU、相机和信号机；

布设于各个路口的相机分别用于采集对应路口的感知数据；

进一步的，布设于每个路口的相机对其所在路口的车辆信息和道路信息进行采集，得到每个路口的感知数据；

进一步的，当OBU基于V2X技术接收到RSU广播的地图数据时，将本车的定位信息和所述地图数据进行匹配，并根据匹配结果获取车道信息和路口信息；

进一步的，RSU接收到两辆以上有轨电车上的OBU广播的优先通行请求，RSU根据每辆有轨电车对应的优先通行请求判断全部有轨电车是否均是同相位的；

进一步的，所述信号灯调整策略包括绿灯延长策略和红灯缩短策略。

进一步的，若有轨电车不满足优先通行条件，则RSU生成非优先通行策略并发送至有轨电车，以供有轨电车基于所述非优先通行策略控制本车运行。

需要说明的是，所属本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和各单元的具体工作过程，可以参考前述有轨电车优先通行控制方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

上述实施例提供的装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图5所示的有轨电车优先通行控制设备上运行。

本申请实施例还提供了一种有轨电车优先通行控制设备，包括：通过系统总线连接的存储器、处理器和网络接口，存储器中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行，以实现前述的有轨电车优先通行控制方法的全部步骤或部分步骤。

其中，网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

处理器可以是CPU，还可以是其他通用处理器、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如视频播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如视频数据、图像数据等)等。此外，存储器可以包括高速随存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、SMC(SmartMediaCard，智能存储卡)、SD(Secure digital，安全数字)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述的有轨电车优先通行控制方法的全部步骤或部分步骤。

本申请实施例实现前述的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、ROM(Read-Only memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess memory，随机存取存储器)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，所述边缘计算单元MEC根据布设于各个路口的相机采集到的感知数据确定出各个路口实时的拥堵状态，以形成拥堵集合，包括：

3.如权利要求2所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，所述拥堵数据包括车辆排队长度、平均行程车速、人均延误时间以及车均延误时间中的至少一种。

4.如权利要求1所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，在所述当路侧单元RSU基于V2X技术接收到至少一辆有轨电车上的车载单元OBU广播的优先通行请求和基本安全消息BSM时的步骤之前，还包括：

5.如权利要求1所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，RSU接收到两辆以上有轨电车上的OBU广播的优先通行请求，所述RSU根据优先通行请求、BSM和信号灯状态信息生成优先通行策略，包括：

6.如权利要求5所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于：所述信号灯调整策略包括绿灯延长策略和红灯缩短策略。

7.如权利要求1所述的有轨电车优先通行控制方法，其特征在于，在所述RSU基于目标拥堵状态判断有轨电车是否满足优先通行的条件的步骤之后，还包括：

8.一种有轨电车优先通行控制系统，其特征在于，包括：边缘计算单元MEC、路侧单元RSU、车载单元OBU、相机和信号机；

布设于各个路口的相机分别用于采集对应路口的感知数据；

9.一种有轨电车优先通行控制设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行，以实现权利要求1至7中任一项所述的有轨电车优先通行控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，以实现权利要求1至7中任一项所述的有轨电车优先通行控制方法。