一种快速道路主线可变限速标志优化布设方法技术

一种快速道路主线可变限速标志优化布设方法。首先基于事故风险预测模型对快速道路上危险瓶颈路段进行识别，之后通过阈值设定确定可变限速控制路段长度，设置多种可变限速标志布设密度方案，对每种方案的最优控制策略进行求解，针对不同方案进行投资‑效益分析，从而确定最优限速标志布设方案。本发明专利技术弥补了以往研究中可变限速标志布设缺乏理论支持的不足，依据交通安全改善效果及投资效益比确定可变限速控制路段长度及限速标志布设密度，使得可变限速控制思路及策略能发挥更大效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通分析
，具体涉及一种快速道路主线可变限速标志优化布设方法。
技术介绍
可变限速控制技术根据快速道路主线上交通流检测器获取实时交通流信息，通过改变位于路侧的可变限速标志发布的限速值，从而对交通流运行进行主动调节。随着越来越多的快速道路采用可变限速控制这一动态交通控制策略可变限速控制系统中，可变限速标志的布设位置对可变限速使用效果影响的分析变得愈发重要。以往学者针对快速道路交通流检测设备布设方案进行研究，结果表明当交通流检测设备的布设间距达到0.47英里时，基于交通流数据的实时事故风险预测模型能够达到较好的预测精度。但是，以往研究中尚未针对快速道路上可变限速标志布设问题开展研究。以往研究中，可变限速标志通常和交通流检测设备布设一致，在每个交通流检测设备位置设置可变限速标志。以往研究中可变限速标志布设间距为0.31英里至0.5英里，实际应用的可变限速系统中标志布设间距为0.5英里至3英里。以往可变限速标志通常根据研究人员主观意愿而设置，缺乏理论与技术支撑，无法确保布设方案为系统最优。本专利技术提出基于交通安全改善效果分析及投资效益分析的快速道路主线可变限速标志优化布设方法，相比于现有可变限速标志布设方法更加科学有效，能充分发挥可变限速控制的作用，同时易于决策。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：以往可变限速标志通常根据研究人员主观意愿而设置，缺乏理论与技术支撑，无法确保布设方案为系统最优。本专利技术提出一种基于交通安全改善效果分析及投资效益分析的快速道路主线可变限速标志优化布设方法，根据不同事故风险阈值确定相应危险道路长度，并依据交通安全改善效果及成本-效益分析采取最优布设方案。克服之前可变限速标志布设方案依靠依靠主观判断的理论缺陷与不足。本专利技术技术方案为：本专利技术提出一种科学合理的快速道路主线可变限速控制下可变限速交通该标志布设方案的优化方法，基于事故风险预测模型，考虑了不同风险阈值下的危险道路长度和
不同布设方案的交通安全改善效果及成本-效益比，对科学合理的布设可变限速标志具有重要意义，克服了以往可变限速标志布设过程中随意性大主观性强的不足。实例显示，本专利技术提出的设置方法有很好的效果，优于以往的设置方法。附图说明图1为本专利技术可变限速标志优化布设方法流程。图2为路段检测器布设示意图。图3为本专利技术的路段内追尾事故风险空间分布示意图。图4为本专利技术的不同事故风险阈值下危险路段长度示意图。图5为本专利技术的布设方案优选方法图图6为算例中各路段事故风险空间分布曲线。图7为算例中不同布设方案安全效果。图8为算例中不同方案成本-效益比。图9为算例中的布设方案优选方法图。具体实施方式本专利技术是基于事故风险预测模型，考虑了不同风险阈值下的危险道路长度，不同布设方案的交通安全改善效果及成本-效益比，建立了快速道路主线可变限速标志优化布设方法。可变限速控制标志优化布设方法流程可参考图1。第一步是周期性采集多组采用可变限速控制的快速道路的交通流量、交通密度及速度数据，如图2所示。具体方法为，在快速道路某一桩号处设置感应式线圈检测器记录通过检测器位置每辆车的通过时间、行驶速度、车头时距和车辆长度等信息，时间跨度需同时包含可变限速控制时段和无可变限速控制时段。对每5分钟对所采集到的信息分可变限速值进行集成分别得到该5分钟内不同限速值下的该桩号处的交通流量和密度，同时记录下当前时刻、天气状况和可变限速控制状态。若处于非可变限速控制状态则记为NVSL，若处于可变限速控制状态则记录下当前限速值。从该原始数据库中选取天气状态良好(无雨雾)、可视条件良好(非夜间)、道路几何条件良好(非交织区)的数据，将所选取的数据按照其是否处于可变限速控制下的数据以及不同的限速值进行归类，得到用于事故风险分析的基础数据。第二步是依据交通流基础数据，运用交通事故风险预测模型对各路段内交通事故风险进行计算。针对追尾事故其事故风险可用下式衡量。 L o g i t ( P ( Y = 1 ) ) = l o g P ( Y = 1 ) 1 - P ( Y = 1 ) = β 0 + β 1 · R C R I + β 2 · σ ( O U ) + β 3 · σ ( O D ) - - - ( 2 ) ]]> R C R I = [ V ‾ U ( t - Δ T , t ) - V ‾ D ( t - Δ T , t ) ] · O ‾ U ( t - Δ T , t ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速道路主线可变限速标志优化布设方法，其特征是包括步骤：1)采集快速道路交通流检测器位置的交通流数据，步骤包括：101)采集检测器位置实时流量数据；102)采集检测器位置实时密度数据；103)采集检测器位置实时速度数据。2)根据步骤1)中所得基本交通流数据，运用实时交通事故风险预测模型对各路段内交通事故风险进行计算；将快速道路主线划分成多个路段，依据各路段两端检测器位置的交通流数据，计算每个路段内的交通事故风险值，采用移动平均方法绘制整个快速道路主线上事故风险的空间分布曲线；3)基于步骤2)中得到的快速道路主线上事故风险的空间分布曲线，进而确定危险路段长度。通过在事故风险曲线上设置风险阈值，可以对危险瓶颈路段进行识别，如果某路段内事故风险高于设定阈值，则认为该路段属于危险路段范围；如果事故风险低于阈值，则表明该路段为安全路段范围；4)基于步骤3)所确定的需要进行可变限速控制的危险路段长度设计多种可变限速标志控制方案，通过仿真分析并采用优化算法对不同布设方案下可变限速策略及效果进行优化；5)对不同可变限速标志布设方案进行投资‑效益分析，根据交通检测器的位置设定不同可变限速标志布设方案，并计算相应收益‑成本比，其计算公式为：RB-C(i)=E(i)N(i)---(1)]]>其中，RB‑C表示方案i的收益‑成本比；E(i)表示方案i中可变限速降低事故风险比例；N(i)表示为方案i中可变限速标志个数；6)依据步骤4)中得到的各方案的可变限速控制效果及步骤5)中各方案收益‑成本比，确定最优可变限速标志布设方案。分别以方案收益和投资成本为横纵坐标，可以将平面划分为四个象限，右上方为第一象限，逆时针方向依次为二、三、四象限，其中第二象限为强烈不推荐区域，第四象限为强烈推荐区域，同时，直线y＝x将第一、三象限各划分成两个部分，第一象限和第三象限的上半部分均为较不推荐区域，第一象限和第三象限的下半部分均为比较推荐区域，依据上述步骤可得可变限速标志布设最优方案选择方法指导图。通过各方案对应的投资成本和方案收益可以确定各方案在指导图中的位置，依据该位置所属区域的推荐程度进行决策。...

【技术特征摘要】
1.一种快速道路主线可变限速标志优化布设方法，其特征是包括步骤：1)采集快速道路交通流检测器位置的交通流数据，步骤包括：101)采集检测器位置实时流量数据；102)采集检测器位置实时密度数据；103)采集检测器位置实时速度数据。2)根据步骤1)中所得基本交通流数据，运用实时交通事故风险预测模型对各路段内交通事故风险进行计算；将快速道路主线划分成多个路段，依据各路段两端检测器位置的交通流数据，计算每个路段内的交通事故风险值，采用移动平均方法绘制整个快速道路主线上事故风险的空间分布曲线；3)基于步骤2)中得到的快速道路主线上事故风险的空间分布曲线，进而确定危险路段长度。通过在事故风险曲线上设置风险阈值，可以对危险瓶颈路段进行识别，如果某路段内事故风险高于设定阈值，则认为该路段属于危险路段范围；如果事故风险低于阈值，则表明该路段为安全路段范围；4)基于步骤3)所确定的需要进行可变限速控制的危险路段长度设计多种可变限速标志控制方案，通过仿真分析并采用优化算法对不同布设方案下可变限速策略及效果进行优化；5)对不同可变限速标志布设方案进行投资-效益分析，根据交通检测器的位置设定不同可变限速标志布设方案，并计算相应收益-成本比，其计算公式为： R B - C ( i ) = E ( i ) N ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志斌，刘攀，王炜，徐铖铖，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32