。
【附图说明】
[0048] 图1是本发明车路协同环境下城市路段诱导系统示意图。
[0049] 图2是本发明交通信息采集及诱导装置示意图。
[0050] 图3是本发明装置安装位置图。
[0051] 图4是本发明诱导方法道路示意图。
【具体实施方式】
[0052] 1 一信号机内部相位板及其他部件；
[0053] 2-信息采集装置（安装位置信号机厢内部）；
[0054] 3-无线通信天线（安装位置信号机厢顶端）；
[0055] 4-地磁检测接收装置（安装位置信号机厢内部）；
[0056] 5-测距传感器（安装位置保险杠处）；
[0057] 6-车辆通信天线（安装位置车顶处）；
[0058] 7-车辆信息采集单元，外接CAN总线接口（安装位置通风、散热良好处）
[0059] 8-无线地磁检测器（铺设在路面）
[0060] 交通信息采集装置包括主控制器、RTC时钟模块、看门狗模块、存储模块、无线通 信模块和信息采集模块，其中主控制器是基于ARM内核的微控制器，信息采集模块包括交 通流?目息米集、车辆?目息米集和?目号机?目息米集，无线通?目模块能同时兼容Zigbee、Wifi、 DSRC等无线传输技术，信息采集通过Zigbee自组网进行信息交互。
[0061] 车辆检测器检测到有车辆进入该路段，则记录该车辆的当前速度、车辆ID及当前 时间信息并将该信息通过无线Zigbee发送给信息采集装置，同时车辆检测器采集到的交 通参数信息（排队长度、车流量、车辆时间占有率等）实时发送给信息采集装置。
[0062] 对于车辆信息采集单元，通过CAN总线获得车辆的实时速度及加速度等信息，通 过测距传感器获得与前车的实时距离信息，通过车载无线Zigbee模块将信息实时发送到 信息采集装置。
[0063] 对于信号机信息采集，通过读取信号机自身协议信息获得信号机当前配时方案、 周期、绿信比、各相位的实时红绿灯状态及时长信息等，并将采集到的信息通过串口传输到 信息采集装置中。
[0064] 信息采集装置接收各检测器发送的信息，并通过信息交互融合技术将收到的各类 信息包括交通参数信息、车辆状态信息、信号机状态信息进行融合，并通过USB接口写入到 存储设备中。
[0065] 信息采集装置主控制器通过USB读取存储设备中采集的数据，并对采集到的数据 进行预处理，主要是将各类检测器采集的异样数据进行过滤，去掉非法、无效的数据，将有 效、合法的数据按照标准进行格式化处理，并将其封装、利用TCP/IP协议，通过通信网络发 送给信息分析处理模块。
[0066] 信息分析处理模块把收到的综合封装交通参数信息、车辆信息及信号机信息的数 据进行拆解，拆解后的各数据通过诱导算法得出最优车速、安全行驶距离及拥堵程度，并将 得到的信息通过无线Zigbee实时的发送出去。
[0067] 信息采集装置中还包括RTC时钟模块及看门狗模块，其中RTC时钟对于信息的预 处理及各信息的广播提供实时准确的时间，看门狗模块能实时监控主控制器的运行状态。
[0068] 信息采集装置作为一套独立的装置放于信号机机柜内。
[0069] 对于进入该路段的车辆通过诱导使得车辆能以最经济的方式、最小的延误通过交 叉口，车辆进入该路段后开始接收诱导信息，主要为驾驶员提供最优的行驶车速、在行驶过 程中的安全距离和该路段的拥堵状况等诱导信息。
[0070] 步骤1 :安全行车距离诱导信息计算方法
[0071] 在车辆行驶过程中防止前方车辆急刹车而导致后方车辆追尾的现象，给出行驶过 程的安全车距：
[0072] (1)当前车出现故障或者紧急制动时，后车驾驶员要经过一定的反应延时才进行 制动紧急处理，故后车制动分为两个过程，一是匀速运动过程，二是减速运动过程，为前 车出现制动时后车的初始速度，ν#?为前车出现制动时前车的初始速度；
[0073] 匀速运动过程车辆行驶的距离由运动学公式得：
[0074] S1= vsts
[0075] 式中ts为反应时间。
[0076] 减速运动过程分为减速加速度增长阶段和以恒定加速度减速阶段，则由运动学公 式可得：
[0078] 式中前一部分为减速度线性增长段，设减速度线性增长时间为tn，其增长为线性， 假设$ = 其中k = 一 后一部分为匀减速过程，为最大减速加速度。后车制动距 dt β 离为制动的两个过程运动距离之和，即匀速运动阶段和减速运动阶段之和，即：
[0080] (2)而前车假设一直做匀减速，且最大减速加速度与后车最大减速加速度相同，由 运动学公式可得前车制动距离为：
[0082] (3)由车辆测距传感器测得的与前车的实时距离为In，为了保证行车安全则有：
[0083] In^ H
[0084] 式中H为安全车距。
[0085] (4)为了保证安全在两车均停止后应保持一定的距离，假设为Lni，故有车辆在行驶 过程中的安全车距应为：
[0086] S后-S前 +Lni= H
[0087] 式中Lni为两车保持的一定距离一般取2~5m。
[0088] 步骤2 :最优车速诱导信息计算方法
[0089] (1)车辆进入该路段则对该车辆进行诱导，通过运动学公式可以得出，第i辆车从 进入该路段到停止线所用时间为：
[0091] 式子中t。为进入该路段后开始调节速度的反应时间，V i为第i辆车的引导速度， V1。为第i辆车进入路段的初始速度，a i为第i辆车调节车速时的加速度。
[0092] (2)根据前方交叉口的状态可分为两种情况：
[0093] a、若进入该路段时，前方路口为红灯有排队或绿灯时排队正在消散，为保证进入 该路段的车辆不停车顺利通过交叉口则有：
[0095] 式中Tg为绿灯起亮时刻，T i为第i辆车进入该路段的时刻，h排队长度，V。为绿灯 起亮后排队消散速度，T为绿灯时长。
[0096] b、若进入该路段时前方路口为绿灯且无排队，保证进入该路段的车辆不停车顺利 通过交叉口则有：
[0097] t,< (Tr-T1)
[0098] 式中?；为绿灯结束时刻。
[0099] (3)由车辆测距传感器测得的与前车的实时距离为In，为了保证行车安全后车的 速度限制条件为：
[0100] In^ H
[0101] (4):车辆在行驶过程中，假设其车速的最小阈值为v_，最大阈值为Vniax，则模型计 算的优化车速应位于低速阈值与高速阈值之间，即：
[0102] V Vmax
[0103] (5):总延误时间分为路段延误和交叉口延误，则：
[0104] 每辆车的路段延误Clll可表示为实际到达停止线的时间与以自由流的速度到达停 止线的时间做差，即：
[0106] 式中Vf为自由流车速，单位是m/s，L为路段长度。
[0107] Webster交叉口进口车道延误计算公式为：
[0109] 式中d2l为每辆车的平均延误；c为信号周期时长；λ为绿信比；q为标准化交通量 (pcu/h) ;s为饱和流量（pcu/h) ;X为饱和度，即观测最大流量与信号交叉口进口道的通行 能力之比i。
[0110] (6):由于车速诱导的目的是降低车辆的车均延误，故该模型的优化目标函数为：
[0112] 式中N为该周期内通过交叉口的车辆数。
[0113] (7):通过车辆数约束。一个周期内通过的车辆数小于或等于其处于饱和流状态下 的通过量： CN 105118320 A 说明书 8/9 页
[0115] 式中S为交叉口进口道的饱和流率，g为有效绿灯时间。
[0116] 步骤3 :拥堵情况诱导信息计算方法
[0117] 公安部公布的《城市交通管理评价指标体系》中规定，用城市主干道上机动车平 均行程速度来描述其道路交通拥堵状况，若城市主干道上机动车的平均行程速度不低于 30km/h则为畅通；若城市主干道上机动车的平均行程速度低于30km/h但高于20km/h则为 轻度拥堵；若城市主干道上机动车的平均行程速度低于20k