m/h但高于10km/h则为拥堵； 若城市主干道上机动车的平均行程速度低于l〇km/h则为严重拥堵。
[0118] 在该模型中以车辆的平均行程速度为主以路段饱和度和交叉口延误为辅来判断 交通拥堵状况；
[0119] (1)平均行程速度
[0120] 由以上公式可得路段上第i辆车的速度为：
[0122] 则路段上平均行程速度为：
[0124] 式中η为一个周期内进入该路段的车辆数，P单位为km/h。
[0125] (2)饱和度（X)分析是交通控制理论的重要组成部分，它是评价道路服务水平的 一个重要指标。根据我国城市道路运行评价标准，路段饱和度不大于〇. 8时为畅通，小于 0. 9为轻度拥堵，小于1为拥堵，大于1为阻塞。道路交通饱和度是指道路交通量与道路设 计通行能力之比，它反映了道路的实际负荷情况，即：
[0127] 式中qdS道路交通量，c为道路设计通行能力。
[0128] (3)交叉口延误d2l，根据我国城市道路运行评价标准，延误时间小于30s为畅通， 延误时间在30s到180s之间为轻度拥堵，延误时间大于180为拥堵，延误时间远大于180s 为阻塞。
[0129] 根据以上三种指标得出以下四种情况：
[0130] 1、当[之30时，X彡0· 8或d2l< 30,则认为该路段为畅通；
[0131] 2、当20 S f < H)时，X彡〇. 9或30 < d2l< 180,则认为该路段为轻度拥堵；
[0132] 3、当IQ玄f < 20:，时X彡1或d2l> 180,则认为该路段拥堵；
[0133] 4、当[< 10,时X > 1或d2l3 180,则认为该路段阻塞。
[0134] 步骤4 :综上所述，为车辆驾驶员提供的交通诱导信息包括：
[0135] (1)安全车距诱导信息
[0137] (2)最优车速诱导信息
[0138] 车速诱导目标函数为：
[0140] 约束条件为：
[0142] (3)拥堵情况诱导信息
[0143] 当F泛節时，X彡〇· 8或d2i< 30,则认为该路段为畅通；当雜$ p 30:时， X彡0. 9或30 < d2l< 180,则认为该路段为轻度拥堵；当10 S ^ < 20,时X彡1或d2l> 180,则认为该路段拥堵；当7 < 10，时X > 1或d2l3 180,则认为该路段阻塞。
[0144] 通过以上诱导信息既能提高车辆的经济效益，又能缓解交通拥堵。
【主权项】
1. 一种基于车路协同的城市路段交通诱导方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :当前车出现故障或者紧急制动时，计算相邻前后两车之间的安全行车距离H:式中ts为反应时间，tn为减速度线性增长时间，an为最大减速加速度，为前车出现 制动时后车的初始速度，式中为前车出现制动时前车的初始速度；Lm为两车停止后保持 的距离； 步骤2 :计算安全诱导车速： (1) 第i辆车从进入该路段到停止所用时间为：式中t。为进入该路段后开始调节速度的反应时间，vi为第i辆车的引导速度，Vi。为第i辆车进入路段的初始速度，为第i辆车调节车速时的加速度，L为路段长度； (2) 每辆车的路段延误d11:式中vf为自由流车速； 每辆车的交叉口进口车道延误d2l:式中d2l为每辆车的平均延误；c为信号周期时长；A为绿信比；q为标准化交通量；s 为路段饱和流量；X为路段饱和度； (3) 建立车速诱导目标函数：式中，Tg为绿灯起亮时刻，Ti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，I；为绿灯结束时刻，1 n为由车辆测距传感器测得的与前 车的实时距离，N为该周期内通过交叉口的车辆数，S为交叉口进口道的饱和流率，g为有效 绿灯时间，vmin为车速的最小阈值，vmax为车速的最大阈值； (4)根据上述模型求解最优诱导车速； 步骤3 :计算路段拥堵情况 (1) 计算平均行程速度 路段上第i辆车的速度为：(2) 计算路段平均行程速度： 11 !=\式中n为一个周期内进入该路段的车辆数，^单位为km/h; (3) 计算路段饱和度X: x= 土 C 式中％为道路交通量，C为道路设计通行能力； (4) 基于计算结果，拥堵情况根据如下标准确定：当r2 30.时，x彡0. 8或d2i< 30,贝1J 认为该路段为畅通；当2Kr< 3d时，x彡0? 9或30 <d2l< 180,则认为该路段为轻度 拥堵；当10: <丟< 20时，x彡1或d2l> 180,则认为该路段拥堵；当[< 1〇,时x> 1或d2l 3 180,则认为该路段阻塞； 步骤4 :将安全行车距离、安全诱导车速、路段拥堵情况通过无线传输实时展示在车载 终端上。2. -种应用如权利要求1所述基于车路协同的城市路段交通诱导方法的装置，其特 征在于：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信息采集、车辆信 息采集和信号机信息采集，无线通信模块能同时兼容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。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，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。4. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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。5. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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， 并将采集到的信息通过串口传输到信息采集装置中。6. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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。7. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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。8. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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，拆解后的各数据计算得出最优车 速、安全行驶距离及拥堵程度，并将得到的信息通过无线实时的发送出去。9. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，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。10. 根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，信息采集装置作为一套独立的装置放 于信号机机柜内。
【专利摘要】本发明提供一种基于车路协同的城市路段交通诱导方法及装置。本发明对于进入某路段的车辆通过无线实时的将自身状态信息发送到路侧设备，结合前方交通流信息及信号灯状态信息，通过诱导算法得到车辆行驶过程中的安全车距、最优车速及前方道路拥堵信息，并通过无线发送到车载设备并显示出来。采用上述方法可提升车辆出行效率，提高交叉口整体效益，达到缓解拥堵的目的。
【IPC分类】G08G1/0962, G08G1/0965, G08G1/16
【公开号】CN105118320
【申请号】CN201510629951
【发明人】王庞伟, 王力, 赵贺锋, 何忠贺, 郭伟伟, 姜传
【申请人】北方工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月29日