一种基于屏信号系统的BRT专用道的车辆借还道实现方法与流程

本发明涉及一种基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法，属于智能交通领域。
背景技术：
：快速公交系统(busrapidtransit)简称brt，是一种大运量交通方式的新型公共客运系统，通常也被人称作“地面上的地铁系统”。brt专用道(以下简称“专用道”)是brt能够高效运行的重要基础，但在专用道无brt行驶的时间段内出现了间歇性闲置的道路资源浪费。在不影响brt通行效率的情况下，使社会车辆或者普通公交对专用道进行“共享”，可以提高专用道的利用率。在实现专用道“共享”的过程中，车辆的借还道过程尤为重要，然而目前的传统车辆借还道过程根据驾驶员的经验进行变道操作，非常容易造成交通的混乱，且无法保证不同车辆借道行驶和即时换道的可靠性，对在专用道上行驶的brt产生干扰，从而使brt的通行效率大大降低。因此，发明一种基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法，提高车辆借道行驶和及时换道的可靠性，保证brt的通行效率，具有十分重大的意义。技术实现要素：本发明要克服现有的车辆借还道过程存在的缺陷，提供一种基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法。本发明的基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法，主要包括在车路集成环境(vehicleinfrastructureintegration，vii)支持下，通过专用道路边屏信号系统发布车辆借还道信息，实现路边信号和车辆借还道协作的目的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法，所述实现方法包括以下步骤：1)屏信号灯组ssl用于车辆借还道提示信息的发布，首先对屏信号灯组ssl和车辆借还brt专用道(以下简称借还道)的换道区域进行布局设计：屏信号灯组ssl设立于专用道右侧路边，并根据专用道路段长度及交叉路口距离合理分配在路段内，两个ssl灯组设置间距约为350m到400m之间。专用道的车辆借还道区域设置于每个ssl道路行驶方向的前后两侧，通过屏信号灯组ssl的位置划分brt专用道车辆借还道的区域，在ssl前方(路段车辆行驶方向)位置设置车辆借道区域，在ssl后方设置车辆还道区域。目标车道车辆可以通过屏信号灯组判断前方借还区是否允许车辆借还道，起到提前告知作用。2)通过vii采集brt车辆位置信息，根据brt的位置判断brt是否没有使用或没有将要使用专用道，如果是，屏信号灯显示普通车辆可以借道，如果否，屏信号灯显示禁止普通车辆借道。3)当屏信号灯显示普通车辆可以借道时，驾驶员可以选择是否进行借道区域借道，当选择借道时则在借道区完成借道措施从而实现专用道的借道行驶，否则保持原车道行驶。当驾驶员在借道区选择执行借道措施(不具有强制性)时，车辆借道的换道过程必须在借道区完成，定义如下车辆，如表1所示，具有以下车辆协作关系：车辆描述car_b当前换道车辆car_a邻道后方车辆car_c邻道前方车辆car_dcar_b前方车辆car_ecar_a后方车辆表1第一种是通过car_b的加速行为和car_a的减速共同协作，在当前换道空间内完成借道过程；第二种是car_b通过减速行为直到等待到下一个换道空间内完成换道。车辆car_b必须在借道区长度db_area内完成换道，否则将失去换道机会，直到行驶到下一空间片的借道区。在第一种方式下，car_b的加速和car_a的减速行为在换道过程的短时间内可视为匀加减速过程，car_b在db_area内完成借道操作必须满足公式1、2、3、4这些约束条件。公式1的意义为car_b在换道时间t内必须超过car_a跟驰的车身当量，公式2的意义为car_b的加速条件受car_d速度和跟驰距离的限制，公式3的意义为整个换道过程在借道区内进行，公式4的意义为car_b受car_c与car_a间跟驰距离影响。式中：为car_b的换道倾角；vb，ab为car_b的速度和加速度；va，aa为car_a的速度和加速度；vd为car_d的行驶速度；vc为car_c的行驶速度；dve为车辆跟驰距离的车身当量，普通公交和社会车辆的车身当量不同；dacc为car_b与car_a的横向间距，正值代表car_b在前，负值代表car_a在前；dfollow为car_c与car_a协作后的车辆间跟驰距离。在第二种方式下，车辆通过增加换道时间的代价，换取换道过程中受到约束条件较少的结果，而这种保守换道方式也符合驾驶员换道时措施谨慎的心态。该方式下，车辆换道的约束条件如公式5、6所示。式中：ve为车辆car_e的行驶速度；dnf为car_e与car_a之间跟驰距离。4)当brt驶入专用道并迫近借道区域时，该借道区域相应的屏信号显示在该专用道区域内借道行驶的车辆禁止借道，提示专用道邻道车辆注意车辆的还道，并指示借道车辆的驾驶员在还道区执行还道措施(具有强制性)。驾驶员强制性完成还道操作，还道过程必须在还道区完成，具有以下车辆协作关系：假如没有合适的换道空间，车辆只有等待换道时机的出现，相比借道过程，换道车辆前方车辆已经换入目标车道，所以源车道车辆不存在跟驰行为，在该方式下的换道情境类似于路段中车道合流变道的过程。目标车道的交通流变化比借道过程更加丰富，在不同拥堵条件下的车辆换道还道情形各不相同，以路段车辆平均密度k为参数划分路段拥堵尺度。将路段拥挤程度分为三类档次：第一类为宽松尺度，定义该尺度下路段平均密度k小于临界密度ke。此时目标车道的跟驰距离大，车流量少，还道车辆的换道行为接近与自由换道，换道成功率大。第二类为严密尺度，定义该尺度下路段平均密度k大于临界密度ke。还道车辆的换道成功率因为邻道交通状态变化而降低，此时车辆换道行为与车辆借道行为类似，其换道成功的约束条件为公式1、3、4。第三类为拥堵尺度，该尺度下目标车道的车辆跟驰距离dfollow已经小于了换道车辆的车身当量，换道车辆已经没有足够空间，此时换道车辆与目标车道之间车速缓慢，还道车辆只能通过低速下试探强行插入车辆间间隙，当车辆car_a配合写作时则成功，若不能，只能等待下一间隙到来。5)车辆还道结束后，返回步骤2)驾驶员可根据屏信号灯的新指示判断是否可以再次借道。本发明的有益效果是：提高车辆在专用道上的借道行驶和及时还道的可靠性，在保证brt的通行优先的条件下，提高道路资源的利用率。附图说明图1是本发明的brt专用道借还道区域划分示意图。图2是本发明的车辆借道的专用道的换道情形的示意图。图3是本发明的车辆还道的专用道的换道情形的示意图。图4是本发明方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。参照图1～图4，基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现方法，所述实现方法包括以下步骤：1)屏信号灯组ssl用于车辆借还道提示信息的发布，首先对屏信号灯组ssl和车辆借还brt专用道(以下简称借还道)的换道区域进行布局设计：屏信号灯组ssl设立于专用道右侧路边，并根据专用道路段长度及交叉路口距离合理分配在路段内，两个ssl灯组设置间距约为350m到400m之间。专用道的车辆借还道区域设置于每个ssl道路行驶方向的前后两侧，通过屏信号灯组ssl的位置划分brt专用道车辆借还道的区域，在ssl前方(路段车辆行驶方向)位置设置车辆借道区域，在ssl后方设置车辆还道区域。目标车道车辆可以通过屏信号灯组判断前方借还区是否允许车辆借还道，起到提前告知作用,如图1所示。2)通过vii采集brt车辆位置信息，根据brt的位置判断brt是否没有使用或没有将要使用专用道，如果是，屏信号灯显示普通车辆可以借道，如果否，屏信号灯显示禁止普通车辆借道。3)当屏信号灯显示普通车辆可以借道时，驾驶员可以选择是否进行借道区域借道，当选择借道时则在借道区完成借道措施从而实现专用道的借道行驶，否则保持原车道行驶。当驾驶员在借道区选择执行借道措施(不具有强制性)时，车辆借道的换道过程必须在借道区完成，如图2所示，定义如下车辆，如表1所示，具有以下车辆协作关系：车辆描述car_b当前换道车辆car_a邻道后方车辆car_c邻道前方车辆car_dcar_b前方车辆car_ecar_a后方车辆表1第一种是通过car_b的加速行为和car_a的减速共同协作，在当前换道空间内完成借道过程；第二种是car_b通过减速行为直到等待到下一个换道空间内完成换道。车辆car_b必须在借道区长度db_area内完成换道，否则将失去换道机会，直到行驶到下一空间片的借道区。在第一种方式下，car_b的加速和car_a的减速行为在换道过程的短时间内可视为匀加减速过程，car_b在db_area内完成借道操作必须满足公式1、2、3、4这些约束条件。公式1的意义为car_b在换道时间t内必须超过car_a跟驰的车身当量，公式2的意义为car_b的加速条件受car_d速度和跟驰距离的限制，公式3的意义为整个换道过程在借道区内进行，公式4的意义为car_b受car_c与car_a间跟驰距离影响。式中：为car_b的换道倾角；vb，ab为car_b的速度和加速度；va，aa为car_a的速度和加速度；vd为car_d的行驶速度；vc为car_c的行驶速度；dve为车辆跟驰距离的车身当量，普通公交和社会车辆的车身当量不同；dacc为car_b与car_a的横向间距，正值代表car_b在前，负值代表car_a在前；dfollow为car_c与car_a协作后的车辆间跟驰距离。在第二种方式下，车辆通过增加换道时间的代价，换取换道过程中受到约束条件较少的结果，而这种保守换道方式也符合驾驶员换道时措施谨慎的心态。该方式下，车辆换道的约束条件如公式5、6所示。式中：ve为车辆car_e的行驶速度；dnf为car_e与car_a之间跟驰距离。4)当brt驶入专用道并迫近借道区域时，该借道区域相应的屏信号显示在该专用道区域内借道行驶的车辆禁止借道，提示专用道邻道车辆注意车辆的还道，并指示借道车辆的驾驶员在还道区执行还道措施(具有强制性)。驾驶员强制性完成还道操作，还道过程必须在还道区完成，如图3所示，具有以下车辆协作关系：假如没有合适的换道空间，车辆只有等待换道时机的出现，相比借道过程，换道车辆前方车辆已经换入目标车道，所以源车道车辆不存在跟驰行为，在该方式下的换道情境类似于路段中车道合流变道的过程。目标车道的交通流变化比借道过程更加丰富，在不同拥堵条件下的车辆换道还道情形各不相同，以路段车辆平均密度k为参数划分路段拥堵尺度。将路段拥挤程度分为三类档次：第一类为宽松尺度，定义该尺度下路段平均密度k小于临界密度ke。此时目标车道的跟驰距离大，车流量少，还道车辆的换道行为接近与自由换道，换道成功率大。第二类为严密尺度，定义该尺度下路段平均密度k大于临界密度ke。还道车辆的换道成功率因为邻道交通状态变化而降低，此时车辆换道行为与车辆借道行为类似，其换道成功的约束条件为公式1、3、4。第三类为拥堵尺度，该尺度下目标车道的车辆跟驰距离dfollow已经小于了换道车辆的车身当量，换道车辆已经没有足够空间，此时换道车辆与目标车道之间车速缓慢，还道车辆只能通过低速下试探强行插入车辆间间隙，当车辆car_a配合写作时则成功，若不能，只能等待下一间隙到来。5)车辆还道结束后，返回步骤2)，驾驶员可根据屏信号灯的新指示判断是否可以再次借道。车辆借还专用道的本质都是从源车道(车辆所在车道)向目标车道(期望驶入的车道)换道的过程，屏信号系统下的车辆借还专用道的换道过程与传统的道路车辆换道过程区别在于：屏信号系统下，以屏信号的方式提示道路中行驶车辆即将发生的车辆换道行为，促使换道车辆与邻道车辆之间的车辆协作；车辆的换道行为只能在借道区或者换道区内完成。图4是基于屏信号系统的brt专用道的车辆借还道实现流程。首先对专用道借道路段的屏信号灯组ssl和车辆借还道的换道区域进行布局设计；然后根据brt的位置判断brt是否没有使用或没有将要使用专用道，如果是，屏信号灯显示普通车辆可以借道，如果否，屏信号灯显示禁止普通车辆借道；当屏信号灯显示普通车辆可以借道时，驾驶员可以选择是否进行借道区域借道，当选择借道时则在借道区完成借道措施从而实现专用道的借道行驶，否则保持原车道行驶；当brt驶入专用道并迫近借道区域时，屏信号灯指示借道车辆在还道区完成还道措施，驾驶员需强制性完成还道操作；车辆还道结束后，驾驶员可根据屏信号灯的新指示判断是否可以再次借道。当前第1页12