基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及智能交通领域，更具体地，涉及一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法及系统。所述方法包括：采集和处理多源实时交通数据；根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控；根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略；基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略。本发明专利技术能够解决全局性交通拥堵问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法及系统
本专利技术涉及智能交通领域，更具体地，涉及一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法及系统。
技术介绍
随着城市道路交通的快速发展，道路基础设施的升级换代已经远远跟不上私家车的增长速度。城市格局基本形成，这使得道路拓宽成本变得十分巨大。如何利用已有的道路基础设施，通过交通控制、交通诱导等手段，对在途交通流进行合理的控制、管理，以实现出行交通流(需求)在有限路网(供给)中的合理时空分布，从而减少甚至避免交通拥堵已成为广大学者普遍关注的问题。由于交通路网与交通流自身的复杂性(交通环境不确定性、多模式出行方式、多类型交通路网混合、时空密度不均匀性)，使得城市大规模交通控制管理复杂性与难度增大。因而许多学者将解决全局性交通拥堵问题转向优先解决城市中心区拥堵问题，即将城市划分为中心区与外围区，通过控制边界入口流量的方式优先保障城市中心区内的服务水平。对交通路网实施交通控制优化管理，交通网络中流量、速度、密度等交通状态数据的采集、处理与分析是基本前提。随着互联网技术的发展，各种数据迅速膨胀，由于数据的分散性与多样性，增加了对数据采集的难度，也使得数据处理与分析更为复杂，这些庞大的数据量对我们的数据处理技术提出了新的挑战。现有技术中，交通信息数据的采集主要依赖于各种交通信息检测器。交通信息检测器主要有固定微波检测器、感应线圈检测器、视频检测器和移动GPS检测器等。但现实路网中，难以达到检测器对路网的100％覆盖，使得数据采集不全。按照传统的交通控制建模方法，需要采集所有信号交叉口的基础交通流信息，当路口规模增加时此方法实施的难度太大，对路网性能分析出现偏差，从而影响控制方案的实施与优化。为了解决这类问题，Daganzo于2008年提出了宏观基本图(MacroscopicFundamentalDiagram，简称MFD)的概念，并指出MFD是道路网络的基本属性，与交通需求和OD(交通出行量)无关，可以描述网络中移动车辆数和网络运行水平之间的普遍关系，并建立道路网络中的服务水平和交通量的关系。MFD引起交通网络分析、管理和控制等多领域的广泛关注。在交通管理手段上，交通信号控制、交通诱导、拥堵收费、信息服务、可变车道利用、可变速度控制等，都可作为解决拥堵的技术手段。然而，在大规模复杂路网中，一种交通管理策略的实施可能会引发网络中其他问题的出现，如在交通流超饱和情况下，为了缓解中心区的交通拥堵状态，实施边界控制限制外围车辆进入中心区内，这样可能会导致下游交叉路口排队出现溢出现象。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种能够解决全局性交通拥堵问题的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法。本专利技术还提供一种能够解决全局性交通拥堵问题的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，包括：采集和处理多源实时交通数据；根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控；根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略；基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略。上述方案中，所述交通数据包括交通流量、交通速度、交通占有率、车牌。上述方案中，根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控的具体步骤为：根据交通路段信息和交通流量数据，将中心区和外围区分别分成若干个子区；根据采集的实时交通流量与路网区域划分状况，建立区域和子区的MFD宏观基本图；以区域和各子区的MFD图对路网的交通运行状况进行实时监测。上述方案中，根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略的具体步骤包括：根据中心区和外围区的交通流量与其MFD图进行区域交通建模，优化计算得出区域边界控制参数；根据各边界子区的交通流量与其MFD图进行子区交通建模，将区域边界控制参数分解为各边界子区主要交通控制路口的控制参数，其中边界子区指的是中心区、外围区的所有子区中，和中心区与外围区的交界处直接相邻的子区将各边界子区主要交通控制路口的控制参数转变为交通控制配时参数并实施控制。上述方案中，基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略的具体步骤包括：对出行者出行偏好、对诱导信息服从行为进行分析得到分析结果；根据各边界子区主要交通控制路口的控制参数计算各边界的主要交通控制被限流量与排队长度；根据分析结果、被限流量与排队长度、MFD图生成区域诱导策略。上述方案中，所述方法还包括：基于采集的实时交通数据，将区域诱导策略、区域边界控制参数、各边界子区主要交通控制路口的控制参数进行交通仿真评估，确定下一周期的控制诱导实施方案。一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同系统，包括：物联网数据管控子系统，用于采集和处理多源实时交通数据；交通态势监控子系统，用于根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控；交通信号控制子系统，用于根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略；交通诱导子系统，用于基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略。上述方案中，所述交通数据包括交通流量、交通速度、交通占有率、车牌。上述方案中，交通态势监控子系统具体包括：交通动态分区模块，用于根据交通路段信息和交通流量数据，将中心区和外围区分别分成若干个子区；交通流量监测模块，用于根据采集的实时交通流量与路网区域划分状况，建立区域和子区的MFD宏观基本图；交通状态研判模块，用于以区域和各子区的MFD图对路网的交通运行状况进行实时监测。上述方案中，交通信号控制子系统具体包括：区域信号控制策略生成模块，用于根据中心区和外围区的交通流量与其MFD图进行区域交通建模，优化计算得出区域边界控制参数；子区信号控制策略生成模块，用于根据各边界子区的交通流量与其MFD图进行子区交通建模，将区域边界控制参数分解为各边界子区主要交通控制路口的控制参数；交通信号优化控制模块，用于将各边界子区主要交通控制路口的控制参数转变为交通控制配时参数并实施控制。上述方案中，交通诱导子系统具体用于：对出行者出行偏好、对诱导信息服从行为进行分析得到分析结果；根据各边界子区主要交通控制路口的控制参数计算各边界路口被限流量与排队长度；根据分析结果、被限流量与排队长度、MFD图生成区域诱导策略。上述方案中，交通信号控制子系统还包括交通仿真评估模块，所述交通仿真评估模块具体用于：基于采集的实时交通数据，将区域诱导策略、区域边界控制参数、各边界子区主要交通控制路口的控制参数进行交通仿真评估，确定下一周期的控制诱导实施方案。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术将交通网络区域化，利用交通边界控制和交通诱导连接起来，降低交通建模复杂度，用边界控制手段限制过饱和交通流进入中心区，保证中心区处于相对稳定的不拥堵状态的同时，通过交通诱导方法，转移外围区内入境交通流或过境交通流到达中心区内或外围目的地，从而解决全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，包括：采集和处理多源实时交通数据；根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控；根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略；基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，包括：采集和处理多源实时交通数据；根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控；根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略；基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略。2.根据权利要求1所述的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，所述交通数据包括交通流量、交通速度、交通占有率、车牌。3.根据权利要求1所述的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，根据实时交通数据将中心区与外围区分别分成若干个子区，并对各区和子区进行MFD宏观基本图状态监控的具体步骤为：根据交通路段信息和交通流量数据，将中心区和外围区分别分成若干个子区；根据采集的实时交通流量与路网区域划分状况，建立区域和子区的MFD宏观基本图；以区域和各子区的MFD图对路网的交通运行状况进行实时监测。4.根据权利要求1所述的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，根据交通流量和MFD宏观基本图优化计算得到区域信号控制策略和子区信号控制策略的具体步骤包括：根据中心区和外围区的交通流量与其MFD图进行区域交通建模，优化计算得出区域边界控制参数；根据各边界子区的交通流量与其MFD图进行子区交通建模，将区域边界控制参数分解为各边界子区主要交通控制路口的控制参数，其中边界子区指的是中心区、外围区的所有子区中，和中心区与外围区的交界处直接相邻的子区；将各边界子区主要交通控制路口的控制参数转变为交通控制配时参数。5.根据权利要求4所述的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，基于区域和子区的信号控制策略与网络拥堵状况来生成相应的诱导策略的具体步骤包括：对出行者出行偏好、对诱导信息服从行为进行分析得到分析结果；根据各边界子区主要交通控制路口的控制参数计算各边界的主要交通控制路口被限流量与排队长度；根据分析结果、被限流量与排队长度、MFD图生成区域诱导策略。6.根据权利要求5所述的基于物联网的区域交通边界控制与诱导协同方法，其特征在于，所述方法还包括：基于采集的实时交通数据，将区域诱导策略、区域边界控制参数、各边界子区主要交通控制路口的控制参数进行交通仿真评估，确定下一周期的控制诱导实施方案。7.一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大成，刘娜，黄仝宇，汪刚，宋一兵，侯玉清，刘双广，
申请(专利权)人：高新兴科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44