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CN112071095B - 一种基于v2x技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法 - Google Patents

一种基于v2x技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法 Download PDF

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CN112071095B
CN112071095B CN202010610564.2A CN202010610564A CN112071095B CN 112071095 B CN112071095 B CN 112071095B CN 202010610564 A CN202010610564 A CN 202010610564A CN 112071095 B CN112071095 B CN 112071095B
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余凯
顾童童
陶波
韩卫
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Hefei University of Technology
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Abstract

本发明公开了一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法，包括以下步骤：A1:通过V2X路面设备获取行驶路径上各路段车流量以及车辆行驶状态数据并判断车辆行驶路径，并利用Davidson函数中行驶时间与交通流之间的对应关系，得出应急车辆在一段道路上的最短行驶时间，运用Dijkstra算法进行最短时间路径寻优；A2:根据得出来的最短路径确定路径中交叉口的节点，计算交叉口的优化策略，并根据优化策略调整交叉口的交通信号。本发明能综合实现应急车辆执行任务时的路径选择，并根据路径选择分配的实时虚拟信号灯动态调整规划；使得应急车辆的出行更加高效；同时尽量降低单一交叉口信号灯相位变化对周围路网通行效率的影响，实现全局规划。

Description

一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法
技术领域
本发明涉及交通信号技术领域，特别涉及一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法。
背景技术
近几年，随着我国GDP的快速增长，城市规模不断扩大，城市的交通也越来越拥堵。城市交通的拥堵不仅带来严重的环境污染，还会延误车辆出行时间，这对于应急车辆(包括警车、消防车、工程救险车、救护车和交通监理事故勘察车等)的正常工作带来极大困难。当发生突发事件时，由于交通拥堵现状，使得应急车辆常常滞留在道路上，难以在第一时间展开救援工作。并且应急车辆在优先通过交叉口时存在很大的安全隐患，易与正常行驶车辆发生冲突。
当代基于智能系统的应急车辆路径优化得到很大改善。通过车辆检测系统识别应急车辆类型，并利用车流量检测系统规划路径、交通信息服务系统获取路况信息实现应急车辆的路径规划。在获取应急车辆位置的基础上，计算应急车辆与红绿灯路口之间的距离、预计通过时间，通过对信号灯的控制延长绿灯通行时长或缩短红灯等待时长实现清空应急车辆前方排队车辆，达到应急车辆顺利通行。但该方式适用范围有限:当道路车流量超过一定阈值时，信号灯控制对改善应急车辆通行效率的效果极其有限。
且现有研究大多针对应急车辆通过单一有信号灯交叉路口的通行效率问题，未全面考虑单一交叉口信号灯相位变化对周围路网通行效率的影响，并且，如果遇到无信号灯交叉口，优化研究便不再适用，导致拥堵与出行风险现状依然存在。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法，解决目前由于交通拥堵问题严重，导致应急车辆虽享有优先通行权，但在拥堵路段难以高效通行甚至发生事故，从而延误最佳救援时间的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法，包括以下步骤：
A1:通过V2X路面设备获取行驶路径上各路段车流量以及车辆行驶状态数据并判断车辆行驶路径，并利用Davidson函数中行驶时间与交通流之间的对应关系，得出应急车辆在一段道路上的最短行驶时间，然后将路段表示为图论网络中的弧，交叉口表示为网络中的节点，最短行驶时间作为权重，运用Dijkstra算法进行最短时间路径寻优；
A2:根据得出来的最短路径确定路径中交叉口的节点，计算交叉口的优化策略，并根据优化策略调整交叉口的交通信号。
作为本发明的一种优选技术方案，所述Davidson函数中行驶时间与交通流的关系如下：
Figure BDA0002561954350000021
λ为车道绿信比；x为车辆饱和度；c为信号周期时长；ta为路段上的实际通行时间；z为服务水平参数；η1为自行车对机动车的干扰系数；qa为路段机动车流量；Ca为路段实用通行能力。
作为本发明的一种优选技术方案，所述优化策略的步骤如下：
1、对交叉口处的交通信号指令进行评价；
2、根据评价值采用Q学习算法进行训练；
3、计算交叉口的绿信比。
作为本发明的一种优选技术方案，所述Q学习算法的计算步骤如下：
如果sgn(a)＝0时，Hj(tk)→Hj(tk)+β(1-Hj(tk))，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)
如果sgn(a)＝1时，Hj(tk)→(1-β)Hj(tk)，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)+β
其中，β表示学习率，tk为交叉口Ck处观测到的状态值；
Figure BDA0002561954350000031
J为与交叉口Ck处相邻的交叉口集合，pj为与交叉口Ck相邻的交叉口的一个信号灯状态，N为状态数，N＝2；Hj(tk)为在pj时交叉口根据观测的状态tk选择行动指令zi的概率，Hi≠j(tk)为不在pj时交叉口根据观测的状态tk时选择行动指令zi的行动指令的概率。
作为本发明的一种优选技术方案，当Hj(tk)＞Hi≠j(tk)时，所述交叉口Ck的绿信比为
Hj(tk)/Hi≠j(tk)。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、我们的方案能综合实现应急车辆执行任务时的路径选择，路径车辆消散时的实时虚拟信号灯动态调整规划，使得应急车辆的出行更加高效。
2、在V2X的环境下，采用虚拟信号灯自适应控制策略，实现应急车辆的高效通行。同时尽量降低单一交叉口信号灯相位变化对周围路网通行效率的影响，实现全局规划。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明优化策略的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法：包括以下步骤：
A1:应急车辆的路径规划为车辆规划出一条已知环境地图信息下的最优路径。传统的路径选择方法是基于现状路网状态的，没有考虑到应急车辆高优先权的特性。本项目中在应急车辆出行前，交通信息采集子系统对道路交通运行状况进行分析并进行交通流数据监测，将利用Davidson函数中行驶时间与交通流之间的对应关系，得出应急车辆在一段道路上的最短行驶时间。然后将路段表示为图论网络中的弧，交叉口表示为网络中的节点，最短行驶时间作为权重，运用Dijkstra算法进行最短时间路径寻优。
Davidson函数中行驶时间与交通流的关系如下：
Figure BDA0002561954350000041
λ为车道绿信比；x为车辆饱和度；c为信号周期时长；ta为路段上的实际通行时间；z为服务水平参数；η1为自行车对机动车的干扰系数；qa为路段机动车流量；Ca为路段实用通行能力。
A2:根据得出来的最短路径确定路径中交叉口的节点，计算交叉口的优化策略，并根据优化策略调整交叉口的交通信号。
优化策略的步骤如下：
1、对交叉口处的交通信号指令进行评价；
2、根据评价值采用Q学习算法进行训练；
3、计算交叉口的绿信比。
所述交通信号指令评价算法如下：
Figure BDA0002561954350000051
其中，a为第d个周期时的行动指令zi的评价值，i＝0或1，i＝0时表示信号灯保持原来状态，i＝1时表示信号灯的状态进行转变；
Figure BDA0002561954350000052
表示在交叉口Ck处信号灯第d个周期时路径上的交通流量值。
所述Q学习算法的计算步骤如下：
如果sgn(a)＝0时，Hj(tk)→Hj(tk)+β(1-Hj(tk))，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)
如果sgn(a)＝1时，Hj(tk)→(1-β)Hj(tk)，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)+β
其中，β表示学习率，tk为交叉口Ck处观测到的状态值；
Figure BDA0002561954350000053
J为与交叉口Ck处相邻的交叉口集合，pj为与交叉口Ck相邻的交叉口的一个信号灯状态，N为状态数，N＝2；Hj(tk)为在pj时交叉口根据观测的状态tk选择行动指令zi的概率，Hi≠j(tk)为不在pj时交叉口根据观测的状态tk时选择行动指令zi的行动指令的概率。
当Hj(tk)＞Hi≠j(tk)时，所述交叉口Ck的绿信比为
Hj(tk)/Hi≠j(tk)。
采用优化策略调整最优路径上的交通信号灯，在保障最优路径路段的交通流畅的前提下，最大程度的消散车辆，即减少了应急车辆行驶的时间，也最大程度的保证了最优路径其他车辆的快速通行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于V2X技术的应急车辆通过交叉口的信号配时方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1:通过V2X路面设备获取行驶路径上各路段车流量以及车辆行驶状态数据并判断车辆行驶路径，并利用Davidson函数中行驶时间与交通流之间的对应关系，得出应急车辆在一段道路上的最短行驶时间，然后将路段表示为图论网络中的弧，交叉口表示为网络中的节点，最短行驶时间作为权重，运用Dijkstra算法进行最短时间路径寻优；
A2:根据得出来的最短路径确定路径中交叉口的节点，计算交叉口的优化策略，并根据优化策略调整交叉口的交通信号，所述优化策略的步骤如下：
对交叉口处的交通信号指令进行评价，所述交通信号指令评价算法如下：
Figure FDA0003115098790000011
其中，a为第d个周期时的行动指令zi的评价值，i＝0或1，i＝0时表示信号灯保持原来状态，i＝1时表示信号灯的状态进行转变；
Figure FDA0003115098790000012
表示在交叉口Ck处信号灯第d个周期时路径上的交通流量值；
根据评价值采用Q学习算法进行训练，所述Q学习算法的计算步骤如下：
如果sgn(a)＝0时，Hj(tk)→Hj(tk)+β(1-Hj(tk))，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)
如果sgn(a)＝1时，Hj(tk)→(1-β)Hj(tk)，Hi≠j(tk)→(1-β)Hj(tk)+β
其中，β表示学习率，tk为交叉口Ck处观测到的状态值；
Figure FDA0003115098790000013
J为与交叉口Ck处相邻的交叉口集合，pj为与交叉口Ck相邻的交叉口的一个信号灯状态，N为状态数，N＝2；Hj(tk)为在pj时交叉口根据观测的状态tk选择行动指令zi的概率，Hi≠j(tk)为不在pj时交叉口根据观测的状态tk时选择行动指令zi的行动指令的概率；
计算交叉口的绿信比，当Hj(tk)＞Hi≠j(tk)时，所述交叉口Ck的绿信比为
Hj(tk)/Hi≠j(tk)。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113409598B (zh) * 2021-06-08 2022-12-13 智道网联科技(北京)有限公司 区域道路交通信号灯协同联动自适应配时方法及装置
CN115063988B (zh) * 2022-05-05 2023-06-02 北京联合大学 一种应急车辆优先的跨交通子区信号协同控制方法
CN116681305B (zh) * 2023-06-05 2024-04-26 中国标准化研究院 一种基于知识图谱的突发事件应急决策方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134099A (zh) * 2014-07-18 2014-11-05 东南大学 一种应急疏散用的公交集结点设置方法
CN109389825A (zh) * 2018-11-26 2019-02-26 武汉理工光科股份有限公司 基于最短路径的消防救援路线最优化方法
CN110634292A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 北京航空航天大学 一种基于路阻性能函数的行程时间可靠性估计方法
WO2020018011A1 (en) * 2018-07-16 2020-01-23 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Control of traffic lights that govern vehicular traffic at a junction of roads
CN110874704A (zh) * 2019-09-27 2020-03-10 河南理工大学 一种基于Floyd算法的应急救援交通路径优化方法
CN110992691A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中云智网数据产业(常州)有限公司 一种特种车辆优先控制系统
CN111127915A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 苏州摩卡智行信息科技有限公司 应急车辆多交叉口绝对优先控制方法、装置及存储介质
WO2020102885A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Fortran Traffic Systems Limited Systems and methods for managing traffic flow using connected vehicle data

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134099A (zh) * 2014-07-18 2014-11-05 东南大学 一种应急疏散用的公交集结点设置方法
WO2020018011A1 (en) * 2018-07-16 2020-01-23 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Control of traffic lights that govern vehicular traffic at a junction of roads
WO2020102885A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Fortran Traffic Systems Limited Systems and methods for managing traffic flow using connected vehicle data
CN109389825A (zh) * 2018-11-26 2019-02-26 武汉理工光科股份有限公司 基于最短路径的消防救援路线最优化方法
CN110634292A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 北京航空航天大学 一种基于路阻性能函数的行程时间可靠性估计方法
CN110874704A (zh) * 2019-09-27 2020-03-10 河南理工大学 一种基于Floyd算法的应急救援交通路径优化方法
CN110992691A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中云智网数据产业(常州)有限公司 一种特种车辆优先控制系统
CN111127915A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 苏州摩卡智行信息科技有限公司 应急车辆多交叉口绝对优先控制方法、装置及存储介质

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于CAS_FQL算法的区域交通控制;李文 等;《五邑大学学报（自然科学版）》;20120831;第26卷(第3期);第67-73页 *
基于层次颜色Petri网的交通紧急调度算法与建模;顾鸿儒 等;《计算机工程与应用》;20161231;第261-269页 *
基于改进Logit路径选择方法的城市中心区域交通分配研究;植伟恒;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20190415(第04期);第34-35页 *
混合交通均衡问题的变分不等式方法;骆伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20150715(第07期);第21-25页 *
顾鸿儒 等.基于层次颜色Petri网的交通紧急调度算法与建模.《计算机工程与应用》.2016, *

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