交叉路口车辆起步延迟改进方法与流程

本发明涉及交通控制技术领域，尤其是一种交叉路口车辆起步延迟改进方法。

背景技术

交通拥堵是城市目前难以治愈的通病，而交叉路口又是交通通行中的瓶颈，其中车辆在绿灯时的起步延迟又是影响交叉路口通行效率的重要因素。交叉路口通过信号灯控制各方向车辆的停止或起步，靠近停车线附近的车辆起步时间与红灯倒计时一致，通过红灯倒计时的提示可以及时起步，随着车辆距离停车线的距离增大，红灯倒计时时间与车辆起步时间相差变大，车辆还未起步而红灯倒计时早已结束，使得红灯倒计时的提示变得没有意义，通常是前面车辆起步以后，跟随车辆再开始给油、起步，驾驶员的起步动作开始于前面车辆起步之后，造成起步延迟，而且距离停车线越远，起步延迟的累计越大，造成通行时间的浪费也越大。此外，一辆车的起步延迟，影响到后续的所有车辆。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种交叉路口车辆起步延迟改进方法，通过针对不同车辆的不同起步时间，分别进行起步倒计时的提示，缩短车辆起步延迟。

本发明一种交叉路口车辆起步延迟改进方法，其特征包括以下步骤：

（1）获取交叉路口范围内的车辆行驶信息，所述行驶信息包括车辆位置和通行方向；

（2）根据所述车辆行驶信息确定其在交叉路口所处的通行车队以及在所述车队中的排队位次；

（3）建立所述车辆在绿灯开启后的起步时间与所述车辆的排队位次的关系；

（4）根据所述车辆排队位次，计算所述车辆在当前绿灯开启后的起步时间；

（5）在所述车辆起步时间前通过该车辆终端发出起步倒计时提示信息，并使所述倒计时提示与所述车辆的起步时间同步。

处于交叉路口的红灯倒计时只能适用于近距离车辆，随着车辆距离停车线距离增加，车辆起步时间随之延迟，与红灯倒计时不能同步，使倒计时无法起到提示作用。本发明通过车辆在交叉路口所处车队的排队位次，确定其在绿灯开启后的起步时间，根据车辆起步时间的不同，针对不同车辆的不同起步时间，分别进行倒计时提醒，解决了起步时间不同的车辆都靠同一个红灯倒计时提示的问题，使每辆车的倒计时提示与车辆的起步时间同步一致，通过充分发挥倒计时提示作用，改善每辆车辆的起步延迟，提高交叉路口的通行效率。

进一步，通过车辆行驶信息判断车辆的通行状态，当车辆通行状态发生偏离时，向该车辆发出提示信息使其及时改正，避免影响交叉路口和道路的正常通行能力，实现人不到现场的交通智能管理，节省人力成本。

附图说明

图1是本发明车辆绿灯起步延迟改进方法流程示意图。

具体实施方式

在图1所示的车辆绿灯起步延迟改进方法流程示意图中，建立车辆在绿灯开启后的起步时间与所述车辆的排队位次关系，根据车辆在交叉路口的排队位次，确定绿灯开启后车辆起步时间，根据车辆起步时间进行起步倒计时提醒，具体过程如下：

（1）获取交叉路口范围内的车辆行驶信息，所述行驶信息包括车辆位置和通行方向；

（2）根据所述车辆行驶信息确定其在交叉路口所处的通行车队以及在所述车队中的排队位次；

（3）建立所述车辆在绿灯开启后的起步时间与所述车辆的排队位次关系；

（4）根据所述车辆排队位次，计算所述车辆在当前绿灯开启后的起步时间；

（5）在所述车辆起步时间前通过该车辆终端发出起步倒计时提示信息，并使所述倒计时与所述车辆的起步时间同步。

在步骤（1）中，通过车辆终端采集车辆的位置，并通过无线方式发送交通控制中心，交通控制中心根据车辆的位置信息，结合当前交叉路口各车道的位置判断车辆所在车道，再根据车道方向判断车辆在当前路口的通行方向，比如当车辆处于左转车道上时，可以判断该车的通行方向为左转，当车辆处于直行车道上时，可以判断该车的通行方向是直行。当然，这需要车辆处于车道线是实线的禁止变道路段，如果车辆处于离路口较远的虚线可变道路段，则无法判断其在路口的通行方向，通行方向采集的范围限于路口禁止变道路段。

此外，可以通过车辆终端获取通行方向，比如车载导航软件根据目的地计算当前路口的通行方向，也可以通过车辆终端的人机交互单元，根据驾驶员的输入信息获取通行方向，比如用户通过智能语音输入当前路口的通行方向。通过导航软件或人机交互采集的路口通行方向不受变道范围的限制，可以在车辆距离路口较远位置提前获取。优选通过车辆终端获取通行方向的方法，以下说明基于通过车辆终端获取通行方向。

在步骤（2）中，首先根据所述车辆的位置信息确定其所处的车道，进而确定其所属的通行车队。需要说明的是，所述通行车队应是通行方向与车道方向一致，如果获取的车辆通行方向与所处车道方向不一致，暂不能确定该车辆所属车队，等到所述车辆变道进入车道方向与通行方向一致的车道，再确定其所属的通行车队。

在确定了车辆所属车队之后，确定其在车队中的排队位次。所述排队位次从停车线开始计数，依次向后递增。如果所述车队中有通行方向不同的车辆，在计算排队位次时应把该车辆剔除，如果在已经确定了排队位次车辆的前面有新的同向车辆通过变道插入车队时，应根据该车辆位置确定插入车辆在车队的排队位次，并更新其后车辆的排队位次。

在步骤（3）中，建立所述车辆在绿灯开启后的起步时间与所述车辆的排队位次关系包括建立所述车辆的排队位次与起步时间的一一对应关系，比如第一到第三辆车的起步时间是在绿灯开启后0秒，与红灯倒计时同步，第四辆车的起步时间是在绿灯开启后的1秒，第五辆车的起步时间是1.5秒，第六辆车的起步时间是2秒等等。车辆排队位次依次递增，起步时间也依次变长，其中，起步时间的变化可以是等长，也可以不等长，比如靠近停车线范围的相邻两车辆起步时间相差较短，而远离停车线的相邻两车辆起步时间相差稍大。

此外，也可以通过一个起步时间的延时间隔建立所述车辆排队位次递增与起步时间递增的关系，根据所述车辆的排队位次，每增加一个位次，起步时间依次递增一个设定的延时间隔，比如设定延时间隔为1秒钟，每当排队位次加1，车辆的起步时间就增加1秒。显然，所述起步时间的延时间隔可以根据车辆的排队位次不同而变化，排队位次靠前的延时间隔小，靠后的延时间隔大。

进一步，通过所述车辆与前一辆车的间距调整所述车辆起步时间。车辆停车时与前面车辆的间距，影响到该车辆的起步，如果与前一车辆间距较大，比如大于3米，后一车辆可以较前面车辆稍微提前起步而不会碰到前面车辆，间距越大，起步时间提前的余地越大；如果与前一车辆间距较小，比如小于1米，后一车辆与前面车辆的起步时间间隔应加大，以避免碰到前面车辆；如果与前一车辆间距适中，比如在2米左右，后一车辆可以与前面车辆同时起步而不会碰到前面车辆。

通过车辆间距的调整，可以使车辆起步时间计算更加准确，当一辆车的起步时间调整后，其后续车辆的起步时间都应作同步调整，比如同时延迟一个调整时间或同时缩短一个调整时间。

显而易见，基于车辆间距调整起步时间，需要车辆位置的检测满足一定精度要求。

研究表明，单频智能手机静态PPP精密定位精度优于1.0米，而双频智能手机精度可优于0.5米。本发明的定位对象是红灯周期停止的车辆，一个红灯周期通常是几十秒，可以满足静态定位需要。虽然最后进入交叉路口的尾部车辆面对的红灯周期较短，但是其起步时间也较晚，即使无法取得较为准确的位置，越靠后的车辆对于该方向的通行影响也较小。

此外，还可以设置卫星定位参考测点，通过智能手机与所述参考测点进行差分定位计算车辆相对于参考测点的相对位置。参考测点设置在距离交叉路口1km范围的路灯柱或信号灯柱上，通过静态RTK定位浮点解的精度可达到分米级水平。

设置参考测点的目的是为了通过参考测点提高车辆与车辆之间的相对位置精度，由于参考测点的绝对坐标没有意义，同时高精度又难以获取，因此，可以给参考测点设定一个假设坐标，或通过静态PPP事后处理方法获得参考测点的坐标。

此外，检测车辆间距时还应考虑车身尺寸，大客车与小轿车对车距影响明显不同，需要把车辆位置与车辆类型相结合判断车辆间距，车辆类型可以提前获取，车身尺寸可以根据车辆类型而确定。智能手机通常被置于车身前端控台的中间靠左位置，把智能手机的位置坐标与车身尺寸进行结合，在检测车辆与前面车辆之间的间距时，应减去该车辆的前部车身长度和前面车辆的后部车身长度。

此外，除了车辆间距影响车辆起步时间外，驾驶员的起步习惯也会影响起步时间。获取车辆或驾驶员的识别信息，根据所述车辆或驾驶员的实际起步时间与提示起步时间的记录数据，分析其起步快慢，调整计算的起步时间。可以通过车辆终端获取车辆识别信息，比如电子车牌，通过对记录的实际起步时间与提示的起步时间之差，可以判断该车辆用户起步动作的快慢。有的车辆为多人共有，通过车辆识别信息无法区分驾驶员身份。

对于使用智能手机定位车辆的用户，可以通过智能手机的ID信息获取驾驶员的识别信息，通过长期对该用户在起步倒计时结束后的起步时间检测，可以判断其起步的节奏快慢，起步时间晚于倒计时结束时间越大，起步越慢，造成车队延迟也越大。可以据此在原倒计时提示的时间基础上提前一个时间段，通过提前倒计时提示的方法抵消其起步慢造成的起步延迟。同样，对于倒计时结束前就已起步的动作快的用户，可以根据其提前的时间差适当延迟提示。

建立车辆起步的延迟时间与所述车辆排队位次的关系可以在交叉路口车辆绿灯起步时间与车辆排队位次关系的历史统计数据基础上，逐步尝试缩短起步时间，比如对各位次的历史起步时间依次缩短20%、10%、5%，再根据提示后的车辆实际起步时间反馈结果进行反复调整，以获取各位次适用的最短起步时间。

此外，也可以基于车辆排队位次假设一个偏短的起步时间或较小的延时间隔，逐步尝试延长起步时间或加大延时间隔，比如对假设的各位次起步时间依次延长20%、10%、5%，根据提示后的车辆实际起步时间反馈结果进行反复调整，以获取各位次最短起步时间。

通过步骤（3）建立车辆起步时间与车辆排队位次的关系后，对于下一个绿灯方向，根据确定的车辆排队位次，计算该方向车辆在当前绿灯开启后的起步时间，如步骤（4）。

在步骤（5）中，设定一个倒计时的时段，在所述车辆起步时间到来前的设定时段，通过该车辆终端发出起步倒计时提示信息，并使所述倒计时与所述车辆的起步时间同步。比如设定一个3秒或5秒的倒计时时段，在车辆起步时间到来的前3秒或5秒钟，发出3秒或5秒的倒计时，当倒计时结束时，车辆起步时间同时到来，两者步调一致，使车辆根据倒计时的提示及时起步。

可以看出，距离停车线较近的车辆，起步倒计时与红灯倒计时同步，随着车辆距离停车线的距离增加，起步时间比红灯倒计时的滞后时间也逐步变大，车辆还远未起步，而红灯倒计时早已经结束，通过本发明的起步倒计时可以提示车辆及时起步，避免不必要的延迟。

进一步，当该方向车辆起步之后，通过车辆终端向已经起步车辆提示通过交叉路口的最优车速，使车辆快速通过路口，提高路口通行效率。所述最优车速可以通过对路口历史通行速度的统计得出，也可以是设定的一个最大限速，或是通过车辆的实际车速和车辆间距推算出最优车速。

进一步，根据车辆行驶信息判断车辆的通行状态，当所述车辆通行状态发生偏离时，通过所述车辆终端发出提示信息。

所述车辆通行状态发生偏离包括所述车辆通行方向与车道方向不一致。在车辆进入交叉路口过程中，通过车辆终端获取在路口的通行方向，并提示用户根据通行方向及时选择车道，也可以根据车辆位置判断车辆所处的车道方向与其通行方向是否一致，如果不一致，通过车辆终端发出提醒信息，提醒用户及时变道。提前变道有助通行畅通，如果车辆在靠近禁止变道线前才开始变道，造成被迫停车的概率加大，不单会阻挡车辆当前所处的车道，而且也影响被插入的车道。

所述车辆通行状态发生偏离包括所述车辆与前面车辆间距不符合设定阈值，所述间距包括在车辆进入交叉路口过程中的停车间距大于设定阈值和车辆在通过交叉路口过程中的行驶间距小于设定阈值。前者浪费车道空间，后者影响路口通行效率。首先可以通过车辆终端主动提示用户与前车保持适当间距，然后根据车辆位置判断车辆之间的间距，根据情况发出提示信息。

所述车辆通行状态发生偏离包括所述车辆起步时间延迟超过设定阈值。车辆起步时间延迟的原因可能是自己也可能是前面车辆起步延迟造成，需要结合车辆间距加以判断。如果车辆起步延迟而且与前面车辆间距较停车前变大，判断该车辆起步延迟，发出提示信息，如果车辆起步延迟，但是与前面车辆间距较停车前没有改变，判断被前车影响而延迟，不发出提醒。

所述车辆通行状态发生偏离包括基于车辆起步时间，所述车辆的车速小于设定阈值。在车辆从起步到通过交叉路口的过程中，车速逐步提高，并在设定时间达到最优速度，如果车辆在起步以后的特定时间，比如5秒、10秒，所述车辆车速没有到达相应速度，提醒车辆加速。

车辆进入或离开交叉路口的通行过程是以车队为单位进行的，其中任一辆车没有按照预计步调行进，都会影响到其后续车辆，使连续车队出现断裂。因此，一旦车辆的通行状态发生偏离，及时进行提醒纠正，对保障交叉路口的通行效率很为重要。对道路交通也是如此，尤其是在拥堵状态。

根据车辆行驶信息，尤其是位置信息，并结合所述方向绿灯时长，确定当前绿灯周期内可以通过交叉路口的车辆数或车队长度，即锁定通过路口的最靠后车辆，作为本次通行车队的尾车节点。向所述最后尾车后面车辆发送在当前绿灯周期不能通过交叉路口的提示信息。通过在绿灯周期内提前向该方向不能通过车辆发送红灯信号，使用户心中有数，提前减速，提高用户体验，提高安全。

所述绿灯时长包括根据交叉路口各通行方向的车辆行驶信息调节的可变绿灯时长。首先，确定交叉路口绿灯周期之和的最大值，在保障所有方向绿灯总周期不变大的情况下，不同方向的绿灯周期之间可以互相调节。当路口不发生拥堵时，各方向绿灯周期都可以变短，进而信号灯总周期时长变短，其中对车辆较多的路口方向的绿灯周期仍可以长于车辆较少的方向。如果一个方向的车辆发生拥堵而另一方向车辆不拥堵，在保障信号灯总周期时长不变的情况下，缩短不拥堵方向绿灯时长，延长拥堵方向的绿灯时长，即把不拥堵方向绿灯时长调节一部分给拥堵方向。在每个方向都发生拥堵时，保持信号灯总周期时长不变，根据各方向拥堵程度进行绿灯配时。

进一步，结合通行车辆之间的行驶间距确定最后尾车。首先根据配时的绿灯时长，临时确定出可以通过路口的最后尾车，再进一步判断该车辆与前面一辆车的间距，如果所述间距大于设定阈值，则把最后尾车划为不可通过车辆，把前面的车辆调整为可以通过的最后尾车，并进一步判断该最后尾车与其前面的一辆车的间距，如果所述间距小于设定阈值，确定该车为可通行车队的尾车。

引入车辆间距的目的是避免在通过路口过程，因车距过大而造成绿灯浪费，缩短车辆通行间距，可以提高通行效率。通过缩短该方向绿灯时长限制跟随车距过大的后面车辆通过，把消除车辆间距的时间转移到红灯周期，并把缩短的绿灯时长调节给其它更需要的方向。

通过绿灯周期确定了可以通过路口的最后尾车后，反过来根据所述最后尾车的通行时间，调整该方向绿灯周期。通过车辆在交叉路口的通行过程控制信号灯，比通过时间控制信号灯更为精准。由于时间与车辆的行驶是两个不同的尺度，当两者吻合时，时间控制与车辆控制的信号灯是一致的，如果两者不同步，基于时间的控制会造成无车通行的绿灯浪费。

根据所述最后尾车的位置和速度，判断通过停车线的时间，据此计算该通行方向的绿灯剩余时长，并通过显示装置显示该方向绿灯倒计时的提示信息，比如通过显示屏显示绿灯最后5秒或10秒倒计时。倒计时的时间越短，所述尾车越接近停车线，倒计时越准确。

当所述最后尾车通过停车线时，控制绿灯切换为黄灯，以使与前面发出的绿灯倒计时提示信息相一致。

此外，根据所述最后尾车的位置和速度，判断通过交叉路口的时间，据此计算下一个通行方向的红灯剩余时长，通过显示装置显示红灯倒计时，比如通过显示屏显示红灯最后5秒或10秒倒计时。倒计时的时间越短，所述尾车越接近路口出口，倒计时越准确。

当所述最后尾车通过交叉路口时，控制下一通行方向红灯转为绿灯。

需要说明的是，通过尾车的行驶过程控制的绿灯倒计时和红灯倒计时提示的是尾车通过停车线的剩余距离变化或尾车通过交叉路口的剩余距离变化，不一定与时间变化相吻合，也就是说倒计时并不是受时间控制，而是受车速控制。

此外，车辆动态位置的检测精度也影响对尾车通过时间的判断，研究表明，基于智能手机的实时动态RTK定位精度优于1米，可以满足以秒为单位的交通信号控制。

目前交叉路口的红灯倒计时只对前面几辆车的起步有用，对于距离停车线稍远的车辆是看到前车起步后，再开始起步的相关动作，造成起步衔接延迟。本发明根据车辆的排队位次计算车辆的起步时间，并通过倒计时提示用户提前完成起步操控动作，车辆起步不再是基于车辆之间的传递控制，而是基于协调统一的时间控制，使车辆之间的起步衔接紧凑而有序，减少车队延迟。