CN114283594B - 一种动态调整的特种车辆路径优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整的特种车辆路径优化方法，该方法通过车机模块和终端模块来实现，具体为，通过检测特种车辆行驶的位置，调整交通信号灯绿灯配时，从而达到当特种车辆在执行特种任务期间，所路过的所有交叉路口均能畅通；即特种车辆执行任务时，发送实时位置信息与导航信息，终端模块根据特种车辆信息调节即将通过的交通路口信号灯绿灯配时。本发明通过检测执行任务的特种车辆调节信号灯配时，减少了特种车辆的行驶时间，满足了特种车辆的执行任务需求。

Description

一种动态调整的特种车辆路径优化方法

技术领域

本发明涉及交通领域中的特种车辆路径优化方法，尤其涉及一种动态调整的特种车辆路径优化方法。

背景技术

随着汽车产业的发展以及车辆的普及，汽车保有量不断增加。交通道路堵塞也成为了普遍存在的现象，影响驾驶人员和乘坐人员的预算时间。对于一些特殊车辆，如救护车、消防车等特殊车辆，时间就是生命。如果不及时到达目的地实施有效救援，将造成不可挽回的损失。

在现有的特种车辆执行任务的过程中，在执行任务的特种车辆前往目的地过程中，当遇到交通信号灯为红灯时，道路中往往会因为车流等影响导致特种车辆无法及时前往目的地的情况。针对特种车辆执行任务的效率方面，这是一个不可忽视的阻力因素。

而现有技术中，普遍利用交通管理人员辅助指导引导车辆行驶、驾驶员自发让道或紧急车道通行的方法为特种车辆顺利行驶提供条件，但是其中存在一定的问题，比如，交通管理人员辅助前往各路口进行引导需要花费一定的时间，有时候需要提前规划或大量人力提前部署，时间花费长，不方便；驾驶员自发“45度让路法”让道，两条车道上的车同时向相反方向斜向避让45度，但并不是每个驾驶员会做出这样的决定，所以无法保证满足特殊车辆顺利通行的需求。

其次，为方便特殊车辆的通行而建设的道路，该车道在不使用时，会被一些不相干的车辆占道，导致在特殊车辆通行时不能满足顺利通行；并且有些道路上不一定配备有紧急车道来允许特殊车辆快速通过交通路口。同时，在违背红绿灯秩序的情况下，快速通行可能会引发交通车祸。

再者，特种车辆执行任务时会调用大量人力物力，而人为的干涉会影响判断的准确性及精度，无法在同一时间内，大范围、长跨度安排调度多辆特种车辆；某些情况下，特种车辆配送物资是由配送中心和转运中心多源满足的，这种多部门协调工作对于效率的要求更加严格；与传统车辆路径优化明显不同的一点是，特种车辆路径优化更注重时效性和准确性。

因此，如何对特种车辆的路径优化进行调整，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提出一种动态调整的特种车辆路径优化方法，以解决目前现有技术中无法对执行任务的特种车辆及时疏通道路的问题。

技术方案：本发明动态调整的特种车辆路径优化方法通过车机模块和终端模块来实现，该路径优化方法包括以下步骤：

(1)获取特种车辆位置信息及路径；具体过程为：

(1.1)特种车辆接受特种任务执行命令；

(1.2)车机模块发送车牌信息E1；

(1.3)终端模块接收车牌信息E1，录入车牌信息至数据库；

(1.4)车机模块发送始发地、目的地信息E2；

(1.5)终端模块接收始发地、目的地信息E2；

(1.6)终端模块路径规划，发送特种车辆行驶路径；

(1.7)车机模块路径导航，引导特种车辆行驶；

(1.8)特种车辆每n秒发送一次GPS信息E3；

(1.9)终端模块识别车牌信息，辅助判断特种车辆位置；

(1.10)车机模块发送目的地到达信息E4；

(2)判断途经交通信号灯配时状态。

步骤(2)中，判断途径交通信号灯配时状态包括以下步骤：

(2.1)终端模块接收步骤(1.8)中的GPS信息E3；

(2.2)终端模块计算特种车辆速度v；

(2.3)终端模块检测道路车流信息，计算车流影响因素α；

(2.4)判断下个红绿灯在特种车辆经过时是否为绿灯；

(2.5)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.6)若判断为否，则调节信号灯配时，满足特种车辆通过时为绿灯；

(2.7)终端模块接收GPS信息得知特种车辆已通过所调节的红绿灯，则该所调节的红绿灯恢复。

(2.8)终端模块接收到目的地到达信息E4，结束工作。

步骤(2.2)的判定过程为：

其中，V代表车辆速度，x_m为特种车辆当前时间的地理位置，x_n为特种车辆上一时间的地理位置，d为车辆发送GPS信息的时间间隔。

步骤(2.3)的计算过程为：

α＝η·∑num (2)

式(2)中，num为道路的车辆数，η为转化参数。当道路每有一辆车时，α便增加η秒。

步骤(2.4)中绿灯的判断过程为：

A_n≤t≤A_n+1 (4)

A_n+1-A_n＝T (5)

其中，在式(3)中，x为特种车辆距离下一信号灯的距离，t为特种车辆到达该红绿灯的时间，v为特种车辆速度。

在式(4)，(5)中，A_n为交通信号灯的变灯时间点，设在判断时刻时，所预测的交通信号灯上一变灯时间点为A₁，即A₁为初始变灯时间点，A_n+1为下一变灯时间点。

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，判断特种车辆通过该交通信号灯；n为偶数时，则判断不能通过该交通信号灯。当A₁为红灯开始时间时，n为偶数时，判断特种车辆通过该交通信号灯；n为奇数时，判断特种车辆不通过该交通信号灯。

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，T为绿灯时长；n为偶数时，T为红灯时长；当A₁为红灯开始时间时，n为偶数时，T为绿灯时长；n为奇数时，T为红灯时长。

步骤(2.6)的调节过程为：

在式(6)中，TE₁为特种车辆到达交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间，TE_n+1为下一特种车辆到达交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间；t为特种车辆到达交通信号灯的时间，α为车流影响因素，ε为允许误差。

工作原理：本发明在车联网环境下，通过检测特种车辆行驶的位置，调整交通信号灯绿灯配时，从而达到当特种车辆在执行特种任务期间，所路过的所有交叉路口均能畅通；即特种车辆执行任务时，发送实时位置信息与导航信息；终端模块根据特种车辆信息调节即将通过的交通路口信号灯绿灯配时。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过执行任务的特种车辆位置与路径直接调节交通信号灯状态，便于对途径道路进行提前疏通，保证特种车辆通过时均为绿灯。

(2)本发明通过检测执行任务的特种车辆调节信号灯配时，减少了特种车辆的行驶时间，满足了特种车辆的执行任务需求，提高了特种车辆的任务执行效率。

附图说明

图1为本发明动态调整的特种车辆路径优化流程图；

图2为本发明实施过程示意图；

图3为本发明交通信号灯配时图。

具体实施方式

如图1所示，本发明动态调整的特种车辆路径优化方法采用动态调整***进行判断，该动态调整***包括车机模块及终端模块；车机模块包括GPS定位模块、车机交互模块、导航模块、信号发送模块；终端模块包括信号接收模块、路径规划模块、信号灯判断模块，判断模块、视频检测模块和信号灯调节模块。

本发明的动态调整的特种车辆路径优化方法包括以下步骤：

(1)获取特种车辆位置信息及路径；该步骤中的获取特种车辆位置信息及路径包括以下步骤：

(1.1)特种车辆接受特种任务执行命令；

(1.2)车机模块发送车牌信息E1；

(1.3)终端模块接收车牌信息E1，录入车牌信息至数据库；

(1.4)车机模块发送始发地、目的地信息E2；

(1.5)终端模块接收始发地、目的地信息E2；

(1.6)终端模块规划路径，发送特种车辆行驶路径；

(1.7)车机模块进行路径导航，引导特种车辆行驶；

(1.8)本实施例中，特种车辆每2秒发送一次GPS信息E3；

(1.9)终端模块识别车牌信息，辅助判断特种车辆位置；

(1.10)车机模块发送目的地到达信息E4。

(2)判断途径交通信号灯配时状态，该步骤中，判断途径交通信号灯配时状态包括以下步骤：

(2.1)终端模块接收步骤(1.8)中的GPS信息E3；

(2.2)终端模块计算特种车辆速度v；

(2.3)终端模块检测道路车流信息，计算车流影响因素α；

(2.4)判断下个红绿灯在特种车辆经过时是否为绿灯；

(2.5)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.6)若判断为否，则调节信号灯配时，满足特种车辆通过时为绿灯；

(2.7)终端模块接收GPS信息得知特种车辆已通过所调节的红绿灯，该所调节的红绿灯恢复；

(2.8)终端模块接收到目的地到达信息E4，结束工作。

步骤(2.2)的判定过程为：

其中，v代表车辆速度，x_m为特种车辆当前时间的地理位置，x_n为特种车辆上一时间的地理位置，d为车辆发送GPS信息的时间间隔。

步骤(2.3)的计算过程为：

α＝η·∑num (2)

式(2)中，num为道路的车辆数，η为转化参数。当道路增加一辆车时，α便增加η秒。

步骤(2.4)中绿灯的判断过程为：

A_n≤t≤A_n+1 (4)

A_n+1-A_n＝T (5)

其中，在式(3)中，x为特种车辆距离下一信号灯的距离，t为特种车辆到达该红绿灯的时间，v为特种车辆速度。

在式(4)，(5)中，A_n为交通信号灯的变灯时间点，设在判断时刻时，所预测的交通信号灯上一变灯时间点为A₁。即A₁为初始变灯时间点，A_n+1为下一变灯时间点。

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，判断特种车辆通过该交通信号灯；n为偶数时，则判断不能通过该交通信号灯。当A₁为红灯开始时间时，当n为偶数时，判断特种车辆可通过该交通信号灯；n为奇数时，判断特种车辆不能通过该交通信号灯。

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，T为绿灯时长；当n为偶数时，T为红灯时长；当A₁为红灯开始时间时，n为偶数时，T为绿灯时长；n为奇数时，T为红灯时长。

步骤(2.6)的调节过程为：

在式(6)中，TE₁为特种车辆达到交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间，TE_n+1为下一特种车辆到达交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间；t为特种车辆到达交通信号灯的时间，α为车流影响因素，ε为允许误差。

如图2所示，本发明动态调整特种车辆路径优化***方法如下：

设特种车辆于上午8：00接收任务并开始行车，特种车辆距离第一个交通信号灯S1距离为300米，S1与S2距离为800米，S2距离目的地200米。交通信号灯绿灯时长15秒，红灯时长30秒。在特种车辆前往下一个路口的间的道路上有其他车辆20辆。当上午8：00时，S1为绿灯已过5秒，剩余10秒跳转红灯，此时A1＝0，A2＝15，A3＝45，A4＝60。设η为0.2秒，α为4秒ε为3秒。

特种车辆2秒内行驶距离50米，计算得知特种车辆速度为25m/s，到达S1时间为12秒，t＝17秒，此时交通信号灯S1为红灯刚已过2秒，判断可知当特种车辆路过交通信号灯时，S1为红灯。即A₂≤t≤A₃。因此，设A2＝0+17+3+4＝24秒，此时当特种车辆路过S1时，其交通信号灯为绿灯。S1摄像头拍摄到特种车辆车牌照及GPS经过S1位置，终端模块判断特种车辆已经过S1。此时，特种车辆前往S2的时间为32秒，t＝49秒，此时交通信号灯S2为绿灯，特种车辆正常通行。当特种车辆到达目的地L时，终端模块停止计算，工作完成。

如图3所示，交通信号灯配时图如下：

设进行计算的时刻交通信号灯所在配时的开始时间为A1，其次依次时间为A2、A3、A4……。绿灯时长15秒，红灯时长30秒。

Claims (1)

1.一种动态调整的特种车辆路径优化方法，其特征在于：所述路径优化方法通过车机模块和终端模块来实现，所述路径优化方法包括以下步骤：

(1)获取特种车辆位置信息及路径；具体过程为：

(1.1)特种车辆接受特种任务执行命令；

(1.2)车机模块发送车牌信息E1；

(1.3)终端模块接收车牌信息E1，录入车牌信息至数据库；

(1.4)车机模块发送始发地、目的地信息E2；

(1.5)终端模块接收始发地、目的地信息E2；

(1.6)终端模块规划路径，发送特种车辆行驶路径；

(1.7)车机模块进行路径导航，引导特种车辆行驶；

(1.8)特种车辆每n秒发送一次GPS信息E3；

(1.9)终端模块识别车牌信息，辅助判断特种车辆位置；

(1.10)车机模块发送目的地到达信息E4；

(2)判断途经交通信号灯配时状态；包括以下步骤：

(2.1)终端模块接收步骤(1.8)中的GPS信息E3；

(2.2)终端模块计算特种车辆速度v；

其中，v代表车辆速度，x_m为特种车辆当前时间的地理位置，x_n为特种车辆上一时间的地理位置，d为车辆发送GPS信息的时间间隔；

(2.3)终端模块检测道路车流信息，计算车流影响因素α；

α＝η·∑num (2)

式(2)中，num为道路的车辆数，η为转化参数；当道路增加一辆车时，α增加η秒；

(2.4)判断下个红绿灯在特种车辆经过时是否为绿灯；绿灯的判断过程为：

A_n≤t≤A_n+1 (4)

A_n+1-A_n＝T (5)

其中，在式(3)中，x为特种车辆距离下一信号灯的距离，t为特种车辆到达该红绿灯的时间，v为特种车辆速度；

式(4)，(5)中，A_n为交通信号灯的变灯时间点，设在判断时刻时，所预测的交通信号灯上一变灯时间点为A₁，即A₁为初始变灯时间点，A_n+1为下一变灯时间点；

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，判断特种车辆通过所述交通信号灯；n为偶数时，则判断不能通过所述交通信号灯；当A₁为红灯开始时间时，n为偶数时，判断特种车辆通过所述交通信号灯；n为奇数时，判断特种车辆不通过所述交通信号灯；

当A₁为绿灯开始时间时，n为奇数时，T为绿灯时长；n为偶数时，T为红灯时长；当A₁为红灯开始时间时，n为偶数时，T为绿灯时长；n为奇数时，T为红灯时长；

(2.5)若判断为是，则不进行下一步操作；

(2.6)若判断为否，则调节信号灯配时，满足特种车辆通过时为绿灯；

步骤(2.6)的调节过程为：

TE_n＝TE₁+t+α-ε，TE₁为绿灯开始时间

TE_n+1＝TE₁+t+α-ε,TE₁为红灯开始时间 (6)

在式(6)中，TE₁为特种车辆到达交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间，TE_n+1为下一特种车辆到达交通信号灯时红灯或绿灯所开始的时间；t为特种车辆到达交通信号灯的时间，α为车流影响因素，ε为允许误差；

(2.7)终端模块接收GPS信息得知特种车辆已通过所调节的红绿灯，则所述所调节的红绿灯恢复；

(2.8)终端模块接收到目的地到达信息E4，结束工作。

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