基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动态交通管理技术领域，尤其是指一种基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法，可用于可变车道行驶方向动态控制过程中的方向切换。
【背景技术】
[0002]近年来，随着国民经济的快速发展，城市化进程加快，城市中心区和居住地之间出现严重的交通潮汐现象。为了解决这个问题，可变车道应运而生，它通过控制车道行驶方向改变两个方向的通行能力，灵活地疏散拥堵的车辆。虽然可变车道在整体上能提高效率，具备先进性，但是仔细发现，可变车道其运行过程中道路方向切换的方式却十分落后。
[0003]美国华盛顿市几条快速公路汇合的罗斯福大桥上，专门有一台工程车，用于每天早晚移动中间水泥隔离墩调整进出城车道的设置。在变换车道行驶方向过程中，罗斯福大桥多条道路需要清空一个小时，禁止通行；在国内，广州市解放北高架三车道路段设置了可变车道，通过龙门架上的信号灯控制可变车道的方向。在车道行驶方向切换的过程中，首先禁止车辆进入中间可变车道，待中间可变车道完全清空后，方可允许另一个方向车辆进入，从而实现车道行驶方向的变换。
[0004]总体而言，现有的可变车道切换方案必须是先清空整条可变车道的车辆，再改变车道运行方向。这意味着在一段时间内这条车道没有车辆通过，从而造成道路资源的浪费。若可变车道方向切换频率增加，清场时间也会随之增加，将会造成更大的道路资源浪费和产生更大的延误。
[0005]本发明通过跟踪可变车道的最后一辆车(LAST VEHICLE，下文简称LV)，利用可变车道标线(LED灯)、龙门架信号灯的控制，让对向车辆提前进入可变车道，除去“清场时间”。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了改良现有可变车道切换方向过程中的切换方式，除去“清场时间”，减少道路资源浪费，提出了一种基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法。
[0007]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法，使用了 LED灯车道标线和龙门架信号灯作为辅助设施，其包括以下步骤:
[0008]I)接收可变车道方向切换指令；
[0009]2)寻找并跟踪可变车道最后一辆车LV，并标记其位置为S1;
[0010]3)通过道路平均车速V和驾驶员平均反应时间t计算出安全距离D，31后预留安全距离D后的位置标记为S2;
[0011]4)根据S2调整可变车道标线和龙门架信号灯；
[0012]5)判断可变车道最后一辆车LV是否通过整个可变车道路段，若没通过则返回步骤2)，继续跟踪最后一辆车LV的位置，若通过则车道方向切换完成。
[0013]在步骤2)中，可变车道最后一辆车LV定义为:在可变车道上，在以原行驶方向行驶的车辆中，距离原行驶方向起点最近的一辆车，称为LV。
[0014]在步骤3)中，安全距离D根据道路平均车速V与驾驶员平均反应时间t取经验值。
[0015]在步骤4)中，可变车道标线是状态可变的新型车道标线，使用LED作为车道标线，它由若干个能自动显隐的LED灯组成，通过控制LED灯的开关，在道路上显示虚线或实线，其变化过程如下:
[0016]4.1)可变车道切换方向前，原行驶方向是A向B，以A向B方向为正方向，可变车道左侧的两条道路标线为双实线，右侧的两条道路标线为双虚线；
[0017]4.2)当接收到可变车道方向切换信号时，可变车道右侧的两条道路标线变内虚外实线，防止右侧同向车道车辆切入可变车道，对车道切换造成干扰，左侧保持双实线；
[0018]4.3)随着可变车道最后一辆车LV的移动，&后方两侧的车道标线随之发生变化，待变车道左侧变为双虚线，右侧变为双实线；
[0019]4.4)BA方向车道与可变车道之间的标线为双虚线时，BA行驶方向车辆即可切换车道至待变车道行驶，充分利用原行驶方向车辆车身后的道路资源；
[0020]4.5)当可变车道原行驶方向最后一辆车LV完全通过可变车道后，整个车道方向切换过程完成。
[0021]在步骤5)中，使用配套的龙门架在可变车道两端以及中间等距离分布，每个龙门架上有对应每个车道和每个方向的信号灯，在特定的情况下显示特定状态，分别控制对应的路段；信号灯有三种绿色向上箭头”为“允许通行”、“黄色斜向上箭头”为“注意安全变道”、“红色交叉”为“不允许通行”，只有控制可变车道的信号灯发生变化，对应两侧运行方向不变的车道的龙门架信号灯不发生变化；可变车道龙门架信号灯变化如下:
[0022]5.1)可变车道切换方向前，原行驶方向是A向B，AB向的龙门架信号灯全部为“绿色箭头”，BA向的龙门架信号灯全部为“红色交叉”；
[0023]5.2)当接收到可变车道方向切换信号时，AB向第一个龙门架的可变车道信号灯为“红色交叉”，禁止AB向行驶车辆驶入可变车道；AB向其余龙门架的可变车道信号灯为“黄色箭头”，注意安全变道，BA向龙门架可变车道信号灯为“红色交叉”；
[0024]5.3)随着可变车道最后一辆车LV的移动，S2^经过可变车道的各个龙门架；S 2经过某个龙门架，S2上游龙门架AB向信号灯为“红色交叉”，下游AB向信号灯仍为“黄色箭头” ;S2上游龙门架BA向信号灯为“绿色箭头”，下游BA向信号灯仍为“红色交叉”；
[0025]5.4)当距离BA方向车辆最近的龙门架可变车道信号灯为绿灯时，BA向的车辆即可换道至可变车道，充分利用原行驶方向车辆车身后的道路资源；
[0026]5.5)当可变车道原行驶方向最后一辆车LV完全通过最后一个龙门架时，可变车道方向切换完成，可变车道的AB向信号灯全为红灯，BA向信号灯全为绿灯。
[0027]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0028]1、本发明提出可变的车道标线与原有的不可变的涂料式潮汐车道标线相比，能根据道路具体状况和交通控制需求实时变化，做到更精细化的管理。
[0029]2、本发明的可变的道路标线的虚线和实线能真实反映是否能变道，弥补了现有潮汐车道标线不能明确指示的缺陷。
[0030]3、本发明的跟踪道路上车辆位置的道路切换方式，能减少原有清场方式的道路资源浪费，车道行驶方向切换效率更高，大大提高了道路运行效率。
【附图说明】
[0031]图1为本发明方法的逻辑流程示意图。
[0032]图2为本发明龙门架信号灯的三种样式。
[0033]图3为本发明可变车道最后一辆车LV位置与安全位置的示意图。
[0034]图4为切换过程中的初始状态示意图。
[0035]图5为切换过程中原行驶方向可变车道禁止车辆进入状态示意图。
[0036]图6为切换过程中可变车道两侧车道线变化状态示意图。
[0037]图7为切换过程中对向车辆换道至原行驶方向可变车道示意图。
[0038]图8为切换完成示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0040]本发明所述的基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法，其基本思想是跟踪可变车道上原行驶方向运行的最后一辆车LV，通过改变可变车道标线的状态，允许对向车辆变道至最后一辆车身后，减少道路资源的浪费，提高变换车道方向的效率。
[0041]如图1所示，所述的基于跟踪车道上车辆位置的可变车道行驶方向切换方法，包括以下步骤:
[0042]I)接收可变车道方向切换指令。
[0043]2)寻找并跟踪可变车道最后一辆车LV，并标记其位置为S1，其中，可变车道最后一辆车LV定义为:在可变车道上，在以原行驶方向行驶的车辆中，距离原行驶方向起点最近的一辆车，称为LV ;随着车辆变道行驶，被标记为LV的车辆也可能改变。
[0044]3)通过道路平均车速V和驾驶员平均反应时间t计算出安全距离D，安全距离D根据道路平均车速V与驾驶员平均反应时间t取经验值，31后预留安全距离D后的位置标记为S2，如图3所示。
[0045]4)可变车道标线和龙门架信号灯根据安全位置S2进行相应的变化，对向行驶的车辆可以根据龙门架信号灯的提示和可变车道标线的状态，切换入可变车道(安全位置S2的后方)；可变车道标线是状态可变的新型车道标线，使用LED作为车道标线，它由若干个能自动显隐的LED灯组成，通过控制LED灯的开关，在道路上显示虚线或实线，其变化过程如下:
[0046]4.1)可变车道切换方向前，原行驶方向是A向B，以A向B方向为正方向，可变车道左侧的两条道路标线为双实线，右侧的两条道路标线为双虚线，如图4所示；
[0047]4.2)当接收到可变车道方向切换信号时，可变车道右侧的两条道路标线变内虚外实线，防止右侧同向车道车辆切入可变车道，对车道切换造成干扰，左侧保持双实线，如图5所示；
[0048]4.3)随着可变车道最后一辆车LV的移动，&后方两侧的车道标线随之发生变化，待变车道左侧变为双虚线，右侧变为双实线，如图6所示；
[0049]4.4)BA方向车道与可变车道之间的标线为双虚线时，BA行驶方向车辆即可切换车道至待变车道行驶，充分利用原行驶方向车辆车身后的道路资源，如图7所示；
[0050]4.5)当可变车道原行驶方向最后一辆车LV完全通过可变车道后，整个车道