[发明专利]一种基于屏信号系统的BRT专用道的车辆借还道实现方法

权利要求书

1.一种基于屏信号系统的BRT专用道的车辆借还道实现方法，包括以下步骤：

1)屏信号灯组SSL用于车辆借还道提示信息的发布，首先对屏信号灯组SSL和车辆借还BRT专用道的换道区域进行布局设计：屏信号灯组SSL设立于专用道右侧路边，并根据专用道路段长度及屏信号灯组SSL与交叉路口的距离分配在路段内，两个SSL灯组设置间距为350m到400m之间；专用道的车辆借还道区域设置于每个SSL道路行驶方向的前后两侧，通过屏信号灯组SSL的位置划分BRT专用道车辆借还道的区域，在路段车辆行驶方向的SSL前方位置设置车辆借道区域，在SSL后方设置车辆还道区域；目标车道车辆通过屏信号灯组判断前方借还区是否允许车辆借还道，起到提前告知作用；

2)通过VII采集BRT车辆位置信息，根据BRT的位置判断BRT是否没有将要使用专用道，如果是，屏信号灯显示普通车辆可以借道，如果否，屏信号灯显示禁止普通车辆借道；

3)当屏信号灯显示普通车辆可以借道时，驾驶员选择是否进行借道区域借道，当选择借道时则在借道区完成借道措施从而实现专用道的借道行驶，否则保持原车道行驶；定义如下车辆，如表1所示，当驾驶员在借道区选择执行借道措施时，车辆借道的换道过程必须在借道区完成，具有以下车辆协作关系：

车辆	描述
Car_B	当前换道车辆
Car_A	邻道后方车辆
Car_C	邻道前方车辆
Car_D	Car_B前方车辆
Car_E	Car_A后方车辆

表1

第一种是通过Car_B的加速行为和Car_A的减速共同协作，在当前换道空间内完成借道过程；第二种是Car_B通过减速行为直到等待到下一个换道空间内完成换道；车辆Car_B必须在借道区长度d_{b_area}内完成换道，否则将失去换道机会，直到行驶到下一空间片的借道区；

在第一种方式下，Car_B的加速和Car_A的减速行为在换道过程的短时间内可视为匀加减速过程，Car_B在d_{b_area}内完成借道操作必须满足公式(1)、(2)、(3)、(4)这些约束条件；公式(1)的意义为Car_B在换道时间t内必须超过Car_A跟驰的车身当量，公式(2)的意义为Car_B的加速条件受Car_D速度和跟驰距离的限制，公式(3)的意义为整个换道过程在借道区内进行，公式(4)的意义为Car_B受Car_C与Car_A间跟驰距离影响；

式中：为Car_B的换道倾角；v_B，a_B为Car_B的速度和加速度；v_A，a_A为Car_A的速度和加速度；v_D为Car_D的行驶速度；v_c为Car_C的行驶速度；d_ve为车辆跟驰距离的车身当量，普通公交和社会车辆的车身当量不同；d_acc为Car_B与Car_A的横向间距，正值代表Car_B在前，负值代表Car_A在前；d_follow为Car_C与Car_A协作后的车辆间跟驰距离；

在第二种方式下，车辆通过增加换道时间的代价，换取换道过程中受到约束条件较少的结果，而这种保守换道方式也符合驾驶员换道时措施谨慎的心态；该第二种方式下，车辆换道的约束条件如公式(5)、(6)所示；

式中：v_E为车辆Car_E的行驶速度；d_nf为Car_E与Car_A之间跟驰距离；

4)当BRT驶入专用道并迫近借道区域时，该借道区域相应的屏信号显示在该专用道区域内借道行驶的车辆禁止借道，提示专用道邻道车辆注意车辆的还道，并指示借道车辆的驾驶员在还道区强制性地执行还道措施；驾驶员强制性完成还道操作，还道过程必须在还道区完成，具有以下车辆协作关系：

假如没有合适的换道空间，车辆只有等待换道时机的出现，相比借道过程，换道车辆前方车辆已经换入目标车道，所以源车道车辆不存在跟驰行为，在该方式下的换道情境类似于路段中车道合流变道的过程；目标车道的交通流变化比借道过程更加丰富，在不同拥堵条件下的车辆换道还道情形各不相同，以路段车辆平均密度k为参数划分路段拥堵尺度；将路段拥挤程度分为三类档次：

第一类为宽松尺度，定义该宽松尺度下路段车辆平均密度k小于临界密度k_e；此时目标车道的跟驰距离大，车流量少，还道车辆的换道行为接近于 自由换道，换道成功率大；

第二类为严密尺度，定义该严密尺度下路段车辆平均密度k大于临界密度k_e；还道车辆的换道成功率因为邻道交通状态变化而降低，此时车辆换道行为与车辆借道行为类似，其换道成功的约束条件为公式(1)、(3)、(4)；

第三类为拥堵尺度，该拥堵尺度下目标车道的车辆跟驰距离d_follow已经小于换道车辆的车身当量，换道车辆已经没有足够空间，此时换道车辆与目标车道之间车速缓慢，还道车辆只能通过低速下试探强行插入车辆间间隙，当车辆Car_A配合换道时则成功，若不能，只能等待下一间隙到来；

5)车辆还道结束后，返回步骤2)驾驶员可根据屏信号灯的新指示判断是否可以再次借道。