[发明专利]一种自动驾驶下交叉口进出口车道方向动态控制方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶下交叉口进出口车道方向动态控制方法，属于智能交通领域。在自动驾驶环境下，且车道全部为自由转向车道(直、左、右合用车道)。采集车辆进入交叉口区域的进、出口道、时刻与速度，并计算各方向车辆平均速度、排队长度与车道利用率，并依此判断不同方向的进出口车道交通状态是否为拥堵。如同一方向进出口车道分别处于闲置和拥挤状态，则闲置车道通行方向发生变换。并计算具体变换车道数量与车道方向转换持续时间。如同一方向进出口车道处于其他状态，车道方向保持原状。当转换持续时间结束后，进行下一次动态控制判断。本发明方法通过改变车道方向避免车道闲置，提高车道利用效率，实现车道动态控制有效分配道路资源。

技术领域

本发明属于智能交通系统领域，涉及城市道路车道方向动态管理技术领域，更具体地说，涉及一种自动驾驶下交叉口进出口车道方向动态控制方法。

背景技术

随着5G通信技术的落地应用，使得车与车、车与边缘计算单元之间的即时通讯成为可能，为车联网的落地提供了基础。国家也先后建立江苏省(无锡)、天津市(西青)、湖南省(长沙)三个国家级车联网先导区，加速推进自动驾驶车辆在中国的发展。

而在自动驾驶环境下，可解决由于城市化进程的发展和“城市副中心”的建设，导致潮汐性交通拥堵越来越常见，路段上存在大量单侧单向拥挤。导致车道的时空资源浪费，路网运行效率受到了严重影响。为了改善单侧单向拥堵现象，现提出可变车道技术，基于实时的交通状态对交叉口进出口道进行方向变换，提高道路时空资源利用效率，保障车辆在交叉口区域安全高效的通行。

经对现有技术的文献检索发现，已有针对自动驾驶可变车道的文献主要基于流量判断是否需要换道，缺乏统筹考虑车道交通状态，且车道方向转换时间多为固定间隔，没有依据实际情况计算转换时间。

发明内容

技术问题：针对目前双向道路交通流不均衡情况下，因路网单侧拥堵导致车道时空资源浪费的问题。本发明的目的是提供一种自动驾驶下交叉口进出口车道方向动态控制方法，通过判断相邻进、出口道的交通状态，判断是否需要进行车道方向变换以及计算所需变换的车道数量与车道方向转换时间，改善车道时空资源浪费的问题，使得车辆在交叉口区域安全、高效的通行。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的交叉口进出口车道方向动态控制方法，包括如下步骤：

步骤1：确定交叉口各进口道、出口道车道数量、长度及宽度等物理特征并编号；采集车辆所在进口道编号、转弯方向、长度，以及目标出口道编号；采集交叉区域各进口道、出口道流量；计算t交叉口所有进口道方向与出口道方向车辆平均车速；

步骤2：将交叉口区域进出口道进行离散化处理，将进出口道划分为若干个相同大小的正方形方格，根据车辆所在位置坐标，判断在t时刻每个方格是否被车辆占用，计算车道利用率；计算每条车道排队长度；并依据平均车速、车道利用率与车道排队长度判断车道交通状态；

步骤3：如进出口道交通状态分别为闲置和拥挤，闲置车道方向发生改变，并具体计算改变车道数目；其他情况下，维持进出口车道方向保持不变；并计算车道方向改变持续时间，持续时间结束后，再次判断交通状态并进行动态控制。

本发明中，步骤1的采集交叉口环境的物理参数、车辆信息以及计算交叉口区域流量与平均车速，包括如下步骤：

步骤11：用参数o表示交叉口进口方向，共有东、西、南、北四个方向，o∈O,O＝{E,W,S,N}；参数d表示交叉口出口方向，也有东、西、南、北四个方向，d∈D,D＝{e,w,s,n}对交叉口进、出口道从道路内侧到外侧依次进行编号；o方向进口道车道数量为Ho；交叉口区域车道宽度均为B；车道长度均为L；