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专利号: 2022107105507
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,所述方法包括:根据被测交叉口控制区域的交叉口饱和度以及预设阈值,确定被测交叉口的交通控制目标;其中,所述交通控制目标包括第一控制目标以及第二控制目标,具体包括:根据所述被测交叉口控制区域中的当前车辆数量以及交叉口最大允许通过量,确定所述被测交叉口的交叉口饱和度;

若所述交叉口饱和度小于等于所述预设阈值,则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第一控制目标:使所述被测交叉口内的通行时间总延误值最小;

若所述交叉口饱和度大于所述预设阈值,则将所述被测交叉口的交通控制目标设为所述第二控制目标:控制所述被测交叉口单位时间内的车辆通行量最大;

根据所述交通控制目标,将所述被测交叉口控制区域内的若干股车流划分为关键放行车流、潜在冲突车流以及非冲突车流,具体包括:在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下,将通行时间延误值最大的一股或多股车流确定为关键车流,将其余车流确定为待定车流;若存在多股关键车流,且多股关键车流之间存在冲突风险,则将单位时间内车辆通行量最大的关键车流划分为关键放行车流,并将其余关键车流划分为潜在冲突车流;

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下,将单位时间内车辆通行量最大的一股或多股车流确定为关键车流,将其余车流确定为待定车流;若存在多股关键车流,且多股关键车流之间存在冲突风险,则将通行时间延误值最大的关键车流划分为关键放行车流,并将其余关键车流划分为潜在冲突车流;

无论所述交通控制目标为第一控制目标还是第二控制目标,若仅存在一股关键车流,则将所述关键车流划分为关键放行车流;若存在多股关键车流且多股关键车流之间不存在冲突风险,则将所述多股关键车流均划分为关键放行车流;

若所述待定车流与所述关键放行车流之间不存在冲突风险,则将所述待定车流划分为非冲突车流;若所述待定车流与任一所述关键放行车流之间存在冲突风险,则将所述待定车流划分为潜在冲突车流;

在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后,确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行,若放行的潜在冲突车流之间存在冲突,则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标;其中,所述相交车辆为:车辆行驶方向延长线相交且车距小于预设车距的两辆车;

根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标,对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别,以确定冲突车辆以及冲突点坐标;

根据所述交通控制目标以及所述冲突点坐标,对所述冲突车辆进行冲突消解,具体包括:根据所述冲突车辆上的冲突点在进入所述被测交叉口时的初始坐标,计算所述冲突车辆的横向碰撞时间以及纵向碰撞时间,并取所述横向碰撞时间与所述纵向碰撞时间中的较小值作为所述冲突车辆的碰撞时间;

在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下,将通行时间延误值较大的车流确定为高优先级车流,将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流;

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下,将单位时间内车辆通行量较大的车流确定为高优先级车流,将另一股潜在冲突车流确定为低优先级车流;

将高优先级车流中的冲突车辆确定为高优先级车辆,低优先级车流中的冲突车辆确定为低优先级车辆;

根据所述冲突点坐标、冗余时间及所述碰撞时间,计算所述低优先级车辆的行驶加速度,以控制所述高优先级车辆以当前速度匀速通过冲突区域,控制所述低优先级车辆以所述行驶加速度通过冲突区域,以实现冲突消解;其中,所述行驶加速度为负值。

2.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,所述方法还包括:在所述交通控制目标为所述第一控制目标的情况下,根据

确定m股车流中,通行时间延误值的最大值Pmax;其中,lkf为第k股车流中的车辆通过交叉口行驶的距离;vkf为第k股车流中的车辆接近交叉口时的初始速度;tkf为第k股车流中的车辆在交叉口内的实际行程时间;

在所述交通控制目标为所述第二控制目标的情况下,根据

确定m股车流中,单位时间内车辆通行量的最大值Qmax;其中,Nk为第k股车流中的车辆数。

3.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后,确定符合所述交通控制目标的潜在冲突车流进行放行,若放行的潜在冲突车流之间存在冲突,则计算存在冲突的两股车流中每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标,具体包括:将所述关键放行车流与所述非冲突车流进行优先放行;

在所述关键放行车流与所述非冲突车流放行结束后,若所述交通控制目标为第一控制目标,则在所述潜在冲突车流中,确定通行时间延误值最大的若干股车流并放行;若所述交通控制目标为第二控制目标,则在所述潜在冲突车流中,确定单位时间内车辆通行量最大的若干股车流并放行;

若放行的潜在冲突车流之间存在冲突,则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向,计算每两辆相交车辆的安全裕度;其中,所述安全裕度包括横向安全裕度以及纵向安全裕度;

基于车路协同技术,获取所述相交车辆的后轴中心位置坐标,并将所述安全裕度与旋转平移公式相结合,计算所述相交车辆外轮廓四个顶点在世界坐标系下的坐标,得到所述相交车辆的四个外轮廓顶点坐标;其中,所述相交车辆的外轮廓面积大于所述相交车辆的实际轮廓面积。

4.根据权利要求3所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,若放行的潜在冲突车流之间存在冲突,则基于存在冲突的两股潜在冲突车流的不同行驶方向,计算每两辆相交车辆的安全裕度,具体包括:在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为直行的情况下,根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H1;根据 得到相交车辆2的纵向安全裕度H2;根据 得到相交车辆1的横向安全裕度L1;根据得到相交车辆2的横向安全裕度L2;其中,v1r为相交车辆1的后轴轴心速度,v2r为相交车辆2的后轴轴心速度;

在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向分别为直行和左转的情

况下,根据 得到相交车辆1的纵向安全裕度H1;根据

得 到 相 交 车 辆 2的 纵向 安 全 裕 度 H 2 ;根 据

得到相交车辆1的横向安全裕度L1;根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L2;其中,β为两辆相

交车辆前轮速度方向的夹角,δ2为相交车辆2的前轮偏角;

在存在冲突的两股潜在冲突车流的行驶方向均为左转的情况下,根据

得到相交车辆1的纵向安全裕度H1 ;根据

得到相交车辆2的纵向安全裕度H2 ;根据

得到相交车辆1的横向安全裕度L1;根据

得到相交车辆2的横向安全裕度L2;其中,δ1为相

交车辆1的前轮偏角。

5.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,根据所述每两辆相交车辆的安全裕度以及外轮廓顶点坐标,对存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别,以确定冲突车辆以及冲突点坐标,具体包括:若其中一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标与另一辆相交车辆的任一外轮廓顶点坐标重合,则判断所述两辆相交车辆存在车顶点之间的冲突风险,将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆,并将重合的所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标;或者,确定其中一辆相交车辆的每两个相邻外轮廓顶点坐标形成的若干条直线,并线通过直线公式进行表示;若另一辆相交车辆的任一个外轮廓顶点坐标与所述若干条直线中任一条的距离为0,则判断两辆相交车辆存在车身与车顶点之间的冲突风险,将所述两辆相交车辆确定为冲突车辆,并将所述外轮廓顶点坐标确定为冲突点坐标。

6.根据权利要求1所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法,其特征在于,在存在冲突的两股潜在冲突车流中的每两辆相交车辆进行冲突识别,以确定冲突车辆以及冲突点坐标之后,所述方法还包括:在同一股潜在冲突车流中存在多个冲突点的情况下,设具有多个冲突点的车流为第一车流;

构建所述第一车流在第一冲突点处的第一初始状态矩阵,以及构建第二车流在进入所述交叉口控制区域时的第二初始状态矩阵;其中,所述第二车流是与第一车流在第二冲突点处有冲突风险的车流;所述第一冲突点与所述第二冲突点为所述多个冲突点中的任一对相邻冲突点,且所述第一车流先经过所述第一冲突点;

若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级低,则根据所述第一初始状态矩阵,计算所述第一车流在所述第二冲突点处的第一冲突状态矩阵;

根据所述第一冲突状态矩阵,引导所述第一车流匀减速通过所述第二冲突点,并引导所述第二车流按照原速匀速通过所述第二冲突点;

若所述第一车流的优先级比所述第二车流的优先级高,则根据所述第二初始状态矩阵,计算所述第二车流在所述第二冲突点处的第二冲突状态矩阵;

根据所述第二冲突状态矩阵,引导所述第二车流匀减速通过所述第二冲突点,并引导所述第一车流按照原速匀速通过所述第二冲突点,以对所述多个冲突点进行冲突消解。

7.一种无信号控制交叉口冲突识别与消解设备,其特征在于,所述设备包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令,以使所述至少一个处理器能够执行根据权利要求1‑6任一项所述的一种无信号控制交叉口冲突识别与消解方法。