一种基于交通效率和网络能耗的区域交通控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交通效率与网络能耗的区域交通控制方法,属于交通控制领域；主要包括实时检测交通数据，实时数据传输处理，实时交通控制，本发明专利技术通过面向交通效率高和网络能耗低的区域交通控制方法，解决了交通系统中交通效率与网络能耗之间由于优化目标差异而产生的矛盾，提出在城市交通即将拥堵的时候，开启本发明专利技术所提出的交通阀门控制器，以达到提高交通运行效率并降低汽车燃油消耗的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通控制方法，尤其是一种基于交通效率和网络能耗的区域交通控制方法，能提高交通效率并降低网络能耗。
技术介绍
道路通行效率是用来反映道路上各类交通方式对道路资源的占用情况，可以表示为某一道路断面上，特定时间内单位宽度的路面所能通过的最大车辆数，道路通行效率是道路的一种性能，近年来，随着城市化进程的不断加快，城市面临着日益严重的交通拥堵问题。这些问题严重导致道路通行效率的下降。根据我国建设部和环保总局统计,交通能耗占社会总能耗的20％,如不加以控制将达到30％,交通领域已经成为我国能源消耗的大户,在发达国家,交通能耗也是能源消耗结构中比例最大的主体.全球范围内,预计2030年交通能耗将达到68％,受技术等因素的制约,新型交通工具不可能在短时间内得到普及。能源是经济发展的重要制约因素。汽车工业的发展，油耗的增多，不仅会带来能源的短缺，还会对城市环境产生巨大的负作用。交通系统的巨大能耗及其造成的环境污染引起了我国政府广泛关注和高度重视。从上个世纪20年代，国内外陆续有多名学者分别对提高交通效率和降低网络汽车燃油消耗的交通控制方法进考行了相关研究分析。主要分为宏观和微观两方面的研究，宏观方向主要从提高路网的交通效率这一指标进行研究,微观方向则面向某一路段或某一交叉口。而面向某一区域路网，相关的研究都没有综合考虑提高交通效率和降低网络汽车燃油消耗这两个目标。因而，到目前为止，并没有有效的同时考虑上述两个优化目标的区域交通控制方法。综上所述，在现有道路条件下，进行区域交通控制，有效提高道路通行效率，降低交通网络能耗显得非常重要。
技术实现思路
针对上述现有存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种基于交通效率和网络汽车燃油消耗的交通控制方法，不仅可以最大化的提高网络通行效率，缓解城市交通拥堵，而且可以降低网络上汽车燃油消耗，缓解交通能源消耗和环境污染问题。为实现上述专利技术，本专利技术提出以下技术方案：一种基于交通效率与网络能耗的区域交通控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)实时检测交通数据：根据受保护路网特性，获取交通小区的宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，简称MFD)，将交通小区边界的控制流量阀门依此标记为1,2，…，n；在控制阀门处设置车流检测器，在交通小区边界的流出路段分别设置车流检测器，依此标记为1，2，…，m；且所有的车流量检测器均与数据库连接，并实时传输指令和数据信息；(2)实时数据传输处理:在中央处理系统中，可得到由地面路网交通小区边界阀门和边界流出路段的流量采集数据，经过相应的处理，对燃油消耗和交通效率的双目标规划模型进行求解，得到网络最优车辆数；(3)实时交通控制：利用宏观基本图特性并结合边界控制阀门和边界流出路段的道路通行能力对交通小区交通拥堵状态和车辆燃油消耗状态进行判别，通过建立基于交通效率和网络能耗的区域交通控制模型，达到提高交通运行效率和降低车辆燃油消耗的目的；而相应阀门控制器中流量的改变，在实际路网中是由边界阀门控制器附近相邻交叉口的有效绿灯时间来控制。步骤(1)中宏观基本图(MFD)的特性：在开始阶段，交通小区的流出小区车辆数随着小区内车辆数(交通密度)的增大而增大；当小区内车辆数增大到临界值时，小区的流出网络车辆数达到顶峰；而后，交通小区的流出小区车辆数随着小区内车辆数的继续增加而逐步减小，直至为0(此时小区车流密度达到阻塞密度，网络处于锁死状态)；一般单个小区的MFD曲线拟合为一元二次函数或一元三次函数曲线。步骤(2)中的基于交通效率和网络能耗的双目标规划模型假设驾驶员严格遵守基于交通效率和网络能耗的双目标规划模型的假设条件，以交通小区交通效率高和车均燃油消耗低这两个目标为择路原则；建立燃油消耗和交通效率的双目标规划模型，并采用数值求解方法对模型进行求解，得到模型的最优解，然后再以求出的最优解值作为区域交通控制模型的给定量，通过调节阀门开关大小来调节小区流入量(被控变量)，将小区内车辆数控制在给定量附近，以提高小区的交通效率和小区的车均燃油消耗；双目标优化模型表达式如(1)所示： min F C = m i n ...

【技术保护点】
一种基于交通效率与网络能耗的区域交通控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)实时检测交通数据：根据受保护路网特性，获取交通小区的宏观基本图，将交通小区边界的控制流量阀门依此标记为1,2，…，n；在控制阀门处设置车流检测器，在交通小区边界的流出路段分别设置车流检测器，依此标记为1，2，…，m；且所有的车流量检测器均与数据库连接，并实时传输指令和数据信息；(2)实时数据传输处理:在中央处理系统中，可得到由地面路网交通小区边界阀门和边界流出路段的流量采集数据，经过相应的处理，对燃油消耗和交通效率的双目标规划模型进行求解，得到网络最优车辆数；(3)实时交通控制：利用宏观基本图特性并结合边界控制阀门和边界流出路段的道路通行能力对交通小区交通拥堵状态和车辆燃油消耗状态进行判别，通过建立基于交通效率和网络能耗的区域交通控制模型，达到提高交通运行效率和降低车辆燃油消耗的目的；而相应阀门控制器中流量的改变，在实际路网中是由边界阀门控制器附近相邻交叉口的有效绿灯时间来控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于交通效率与网络能耗的区域交通控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)实时检测交通数据：根据受保护路网特性，获取交通小区的宏观基本图，将交通小区边界的控制流量阀门依此标记为1,2，…，n；在控制阀门处设置车流检测器，在交通小区边界的流出路段分别设置车流检测器，依此标记为1，2，…，m；且所有的车流量检测器均与数据库连接，并实时传输指令和数据信息；(2)实时数据传输处理:在中央处理系统中，可得到由地面路网交通小区边界阀门和边界流出路段的流量采集数据，经过相应的处理，对燃油消耗和交通效率的双目标规划模型进行求解，得到网络最优车辆数；(3)实时交通控制：利用宏观基本图特性并结合边界控制阀门和边界流出路段的道路通行能力对交通小区交通拥堵状态和车辆燃油消耗状态进行判别，通过建立基于交通效率和网络能耗的区域交通控制模型，达到提高交通运行效率和降低车辆燃油消耗的目的；而相应阀门控制器中流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫华，陈森，丁恒，朱良元，胡喆，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34