[发明专利]一种混入自动驾驶车辆的城市交叉口交通控制方法

权利要求书

1.一种混入自动驾驶车辆的城市交叉口交通控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：采集交叉口各流向的交通流量，包括自动驾驶车辆和人工驾驶车辆的流量，输入交叉口各进口方向的左转和直行车道数；

步骤2：建立单车道平均车头时距的计算方法；

步骤3：根据单车道平均车头时距，建立交叉口各相位中最大流量比的计算方法；

步骤4：根据各相位最大流量比，建立绿灯时长和单车道通行能力的计算方法；

步骤5：根据交叉口通行能力最大的目标，确定最佳交通控制方案；

步骤2中所述建立单车道平均车头时距的计算方法如式(1)、式(2)所示：

式中，b表示交叉口进口道方向，b∈B，B＝{e，w，s，n}，其中e，w，s，n分别表示交叉口进口道东、西、南、北四个方向，i表示车道编号，i∈{1，2，…，L_b}，L_b表示交叉口b方向左转和直行车道数总和，表示交叉口b方向进口道第i条车道的平均车头时距，h_r，r表示人工驾驶车辆跟随人工驾驶车辆的平均车头时距，h_a，a表示自动驾驶车辆跟随自动驾驶车辆的平均车头时距，h_a，r表示自动驾驶车辆跟随人工驾驶车辆的平均车头时距，h_r，a表示人工驾驶车辆跟随自动驾驶车辆的平均车头时距，表示交叉口b方向进口道第i条车道交通流中的自动驾驶车辆比例，d表示车流流向，d∈D，D＝{t，l}，其中t，l分别表示直行流向和左转流向，f表示车辆类型，f∈F，F＝{a，r}，其中a，r分别表示自动驾驶车辆和人工驾驶车辆，表示交叉口b方向进口道第i条车道上的d流向自动驾驶车辆流量，表示交叉口b方向进口道第i条车道上的d流向f类型车流量；

所述步骤3中的建立交叉口各相位中最大流量比的计算方法，如式(3)所示：

式中，表示交叉口b方向进口道d流向的单车道最大流量比；

所述步骤4中的建立绿灯时长和单车道通行能力的计算方法，包括如下步骤：

步骤41：建立东西和南北方向绿灯时长总和的计算方法，分别由式(4)、式(5)计算：

式中，g_ew表示一个周期内东西方向绿灯时长总和，g_sn表示南北方向绿灯时长总和，H表示交叉口信号周期，h_o表示一个周期内的总损失时间，表示交叉口东方向进口道直行流向的单车道最大流量比，表示交叉口东方向进口道左转流向的单车道最大流量比，表示交叉口西方向进口道直行流向的单车道最大流量比，表示交叉口西方向进口道左转流向的单车道最大流量比，表示交叉口南方向进口道直行流向的单车道最大流量比，表示交叉口南方向进口道左转流向的单车道最大流量比，表示交叉口北方向进口道直行流向的单车道最大流量比，表示交叉口北方向进口道左转流向的单车道最大流量比；

步骤42：根据东西和南北方向的绿灯时长总和，建立绿灯时长的计算方法，如式(6)-式(13)所示：

式中，表示交叉口东方向进口道直行流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口西方向进口道左转流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口西方向进口道直行流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口东方向进口道左转流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口南方向进口道直行流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口北方向进口道左转流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口北方向进口道直行流向的绿灯时长；

式中，表示交叉口南方向进口道左转流向的绿灯时长；

步骤43：根据单车道平均车头时距和绿灯时长，计算单车道通行能力，如式(14)所示：

式中，表示交叉口b方向进口道第i条车道通行能力，为0-1二元参数，表示交叉口b方向进口道第i条车道为直行车道，表示交叉口b方向进口道第i条车道为左转车道，表示交叉口一个信号周期内b方向进口道直行流向的绿灯时长，表示交叉口一个信号周期内b方向进口道左转流向的绿灯时长，H表示交叉口信号周期，表示交叉口b方向进口道第i条车道的平均车头时距；

所述步骤5中，确定最佳交通控制方案，包括如下步骤：

步骤51：交叉口每个进口方向的车辆总数守恒，如式(15)所示：

式中，N_b，d，f表示在交叉口采集的b方向进口道d流向f类型车流量，表示放大系数变量；

步骤52：确保各类型车道上只运行相应类型的车辆，如式(16)、式(17)所示：

式中，表示交叉口b方向进口道第i条车道上的直行流向f类型车流量，表示交叉口b方向进口道第i条车道上的左转流向f类型车流量，M＝100000，单位为辆/小时；

步骤53：交叉口各方向进口道上的每条车道的饱和度均不能超过1，如式(18)所示：

步骤54：根据交叉口通行能力最大的目标，即通过计算的最大值，获得最佳交通控制方案，由此建立目标函数，如公式(19)所示：

2.根据权利要求1所述的一种混入自动驾驶车辆的城市交叉口交通控制方法，其特征在于，所述H的取值范围为H_min≤H≤H_max，H_min表示交叉口信号周期最小取值，H_max表示交叉口信号周期最大取值，其中，H_min＝120、H_max＝180，单位均为秒。