基于相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)的應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，設(shè)及道路信號燈控制，具體設(shè)及一種基于相位差漸進(jìn) 循環(huán)協(xié)調(diào)的應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)急車輛在道路上的行駛，會對附近車輛的正常運(yùn)行造成非常大的影響，進(jìn)而誘 發(fā)交通擁堵或交通事故。應(yīng)急車輛優(yōu)先信號可有效降低應(yīng)急車輛的救援響應(yīng)時間，但可能 會打斷原有的信號協(xié)調(diào)，再加上信號控制器間缺乏信息共享，會對一般交通造成不必要的 延誤。
[0003] 如何既減少應(yīng)急車輛的響應(yīng)時間，又能最小化對一般交通的影響成為近幾年來的 研究熱點(diǎn)。QinXL提出兩個信號配時轉(zhuǎn)換策略使應(yīng)急車輛優(yōu)先信號來減少響應(yīng)時間并最 小化應(yīng)急操作對一般交通的影響。楊兆升等采用延長綠燈時間，縮短紅燈時間和多相位協(xié) 調(diào)模糊控制S種策略，基于RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)信號的應(yīng)急車輛優(yōu)先控制W減小應(yīng)急車 輛在單交叉路口的延誤時間。馬超等基于多智能體研究多應(yīng)急車輛在同一時間段內(nèi)通過 同一交叉路口的優(yōu)先信號控制。謝秉磊等W應(yīng)急車輛安全無延誤通過交叉路口為第一模 型，社會車輛排隊(duì)最小為第二模型，建立了交叉路口優(yōu)先信號轉(zhuǎn)換和優(yōu)化的方法。王吟松等 采用DSRC設(shè)備研究了車輛與路側(cè)設(shè)備相互通信的車路協(xié)同環(huán)境下緊急車輛的優(yōu)先信號控 審IJ。蔣光勝等介紹了奧運(yùn)中屯、區(qū)利用射頻技術(shù)進(jìn)行交叉路口公交優(yōu)先和緊急車輛優(yōu)先的控 制邏輯和控制策略。
[0004] 雖然近年來對應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制的研究取得了一定的成就，但目前大多數(shù)應(yīng) 急車輛優(yōu)先信號控制策略仍采用傳統(tǒng)的單交叉路口 "請求一決策一應(yīng)答"的模式。該模式 的缺點(diǎn)在于，在固定相位相序條件下，僅通過算法縮短紅燈時間或延長綠燈時間來調(diào)整原 有信號配時參數(shù)，會打斷原有的信號協(xié)調(diào)；而且在該模式下，應(yīng)急車輛通過交叉路口后需要 算法復(fù)雜、數(shù)學(xué)計(jì)算量大、實(shí)用性較低的信號恢復(fù)過程。TengHH基于"請求一決策一應(yīng) 答"的模式的仿真測試結(jié)果表明，信號系統(tǒng)的協(xié)調(diào)被應(yīng)急車輛優(yōu)先打斷后，需要4個周期左 右的時間進(jìn)行恢復(fù)，而且會增加4%至58%的交通延誤?；谏鲜霰尘埃琄amalanathsharma 在信號交叉路口采用動態(tài)相位差來代替優(yōu)先請求信號建立了應(yīng)急車輛交通自適應(yīng)優(yōu)先系 統(tǒng)，但未對路徑較短的道路進(jìn)行深入研究，應(yīng)用于較短的道路時會產(chǎn)生協(xié)調(diào)素亂，無法滿足 應(yīng)急車輛優(yōu)先通行的需求。
[0005] 目前大多數(shù)應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制策略仍采用傳統(tǒng)的單交叉路口"請求一決策一 應(yīng)答"的模式。該模式的缺點(diǎn)在于，在固定相位相序條件下，僅通過算法縮短紅燈時間或延 長綠燈時間來調(diào)整原有信號配時參數(shù)，會打斷原有的信號協(xié)調(diào)；而且在該模式下，應(yīng)急車輛 通過交叉路口后需要算法復(fù)雜、數(shù)學(xué)計(jì)算量大、實(shí)用性較低的信號恢復(fù)過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié) 調(diào)的應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制方法，針對應(yīng)急車輛信號需要"絕對優(yōu)先"的運(yùn)行特性，使應(yīng)急 車輛安全不停車地通過交叉路口，同時在不使用復(fù)雜的信號恢復(fù)策略條件下，達(dá)到占用較 少的相交相位綠燈時間的效果，對非應(yīng)急車輛的影響降到最低。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)：
[000引一種基于相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)的應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制方法，其特征在于，該方 法將應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制策略與相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制策略相結(jié)合；具體包括W下步 驟：
[0009] 步驟一，應(yīng)急車輛發(fā)出應(yīng)優(yōu)先請求信號給第一個交叉路口的信號控制器，第一個 交叉路口的信號控制器執(zhí)行應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制策略對第一個交叉路口的信號燈進(jìn)行 配時，第一個交叉路口的信號控制器并將優(yōu)先請求信號發(fā)送給第一個交叉路口下游的每個 交叉路口的信號控制器；
[0010] 步驟二，第一個交叉路口下游的每個交叉路口的控制器接收到優(yōu)先請求信號后， 在第一個交叉路口下游的每個交叉路口，相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制策略作為一個子進(jìn)程被 觸發(fā)，第一個交叉路口下游的每個交叉路口的信號控制器將按照相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制 策略對每個信號燈進(jìn)行動態(tài)循環(huán)漸進(jìn)微調(diào)配時；
[0011] 步驟=，當(dāng)應(yīng)急車輛通過第一個交叉路口駛?cè)胂乱宦范?，?yīng)急車輛將給第二個交 叉路口發(fā)送優(yōu)先請求信號，第二個交叉路口的信號控制器執(zhí)行應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制策略 對第二個交叉路口的信號燈進(jìn)行配時，第二個交叉路口的信號控制器同時將優(yōu)先請求信號 發(fā)送給第二個交叉路口下游的每個交叉路口的信號控制器；
[0012] 第二個交叉路口下游的每個交叉路口的控制器接收到優(yōu)先請求信號后，在第二個 交叉路口下游的每個交叉路口，相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制策略作為一個子進(jìn)程被觸發(fā)，第 二個交叉路口下游的每個交叉路口的信號控制器將按照相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制策略對 每個信號燈進(jìn)行動態(tài)循環(huán)漸進(jìn)微調(diào)配時；如此循環(huán)迭代，直至應(yīng)急車輛到達(dá)目的地；
[0013] 所述的相位差漸進(jìn)循環(huán)協(xié)調(diào)控制策略如下所述：
[0014] 當(dāng)?shù)趇個交叉路口下游的每個交叉路口的控制器收到優(yōu)先請求信號后，計(jì)算第i 個交叉路口下游的每個交叉路口與第i個交叉路口之間的相位差，并對第i個交叉路口下 游的每個交叉路口的信號燈執(zhí)行相位調(diào)整配時；
[0015] 第i+j個交叉路口與第i個交叉路口之間的相位差5計(jì)算方法為式I;
[0016]
[0017] 其中；Lw為應(yīng)急車輛距第（i+j)個交叉路口的距離；
[001 引i= 1，2，...，n-l，j= 1，2，...，n-i，n表示第n個交叉路口；
[0019] Lev為應(yīng)急車輛隊(duì)列的長度；VW表示應(yīng)急車輛的速度；
[0020] L。表示靜態(tài)排隊(duì)隊(duì)列長度；Lm表示緩慢移動隊(duì)列長度；V。表示排隊(duì)隊(duì)列的消散速 度；當(dāng)車輛速度小于lOkm/h時，將該車輛定義為緩慢移動車輛，加入到緩慢移動隊(duì)列中；當(dāng) 應(yīng)急車輛即將到達(dá)第i個交叉路口時，W第i個交叉路口的信號控制器采用應(yīng)急車輛優(yōu)先 信號控制策略時的時刻作為第（i+j)個交叉路口排隊(duì)隊(duì)列長度L。和移動隊(duì)列長度Lm的計(jì) 算起始時間點(diǎn)；
[0021] 交叉路口信號燈的周期為C，取s'二5 %c，當(dāng)應(yīng)急車輛即將到達(dá)第i個交叉路 口時，控制第（i+j)個交叉路口的信號燈與第i個交叉路口的信號燈之間的相位差為5 '。
[0022] 本發(fā)明還具有如下區(qū)別技術(shù)特征：
[0023] 所述的應(yīng)急車輛優(yōu)先信號控制策略如下所述：
[0024] (A)若當(dāng)前交叉路口信號燈為紅燈，且剩余紅燈時間t'，則信號控制器無 需調(diào)整交通燈配時，即可保證應(yīng)急車輛順利通過交叉路口；若心t>t'，則信號控制器提前 (tsr-t'）時間啟亮綠燈；
[002引 做若當(dāng)前交叉路口信號燈為黃燈，判斷剩余黃燈時間和紅燈時間之和+ 與 t'的關(guān)系。若則信號控制器無需調(diào)整交通燈配時，即可保證應(yīng)急車輛順利通 過交叉路口；若+t'，則信號燈需要提前（tw+tf-t'）時間啟亮綠燈；
[0026] (C)若當(dāng)前交叉路口信號燈為綠燈，說明此時車輛隊(duì)列正在消散，需要判斷剩余綠 燈時間與應(yīng)急車輛到達(dá)并通過交叉路口所需的時間t"之間的關(guān)系：
[0027] 若t"，則無需調(diào)整交通燈配時，應(yīng)急車輛即可在綠燈時間段內(nèi)通過交叉路 P;
[002引若t,g<t"，則將t"與最大綠燈時間Gm。進(jìn)行比較，若Gm。,，則延長綠燈時間 ，若t">Gm"，則分配給當(dāng)前交叉路口與應(yīng)急車輛行駛方向垂直的相交相位最小綠 燈時間Gmi。，在下周期提前啟亮當(dāng)前交叉路口應(yīng)急車輛行駛方向的綠燈；
[0029]其中；