一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法与系统，该方法通过路侧设备实时采集快速路主线车流的实时行驶速度与实时位置及匝道车流的实时行驶速度与实时位置并反馈给监控中心；当有车辆进入匝道合流触发点时，监控中心找出主线合流间隔并对匝道车辆能否成功汇入主线进行条件计算，若满足合流成功的条件则根据计算结果引导匝道车辆汇入主线，并保持对车辆的监测直至驶离监测范围。本发明专利技术根据采集的实时数据，为匝道车辆汇入主线车流提供了足够的间隙，为驾驶员提供了汇入的具体时刻以及汇入时应达到的车速，从而快速且高效地实现了对匝道车辆汇入主线车流的引导；并且无需被采集车辆主动提供信息，提高了方法的可靠性与覆盖性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法与系统
本专利技术属于智能交通安全控制领域，具体涉及快速路匝道车流汇入引导方法与系统。
技术介绍
随着物质水平的提高与人们需求的发展，城市中汽车保有量呈现快速增长的趋势，从而引发了日益严重的交通拥堵和冲突现象，造成了快速路通行效率的日趋低下。在交通压力较大的早晚高峰，快速路合流区的拥堵现象尤其严重。合流区的拥堵不仅导致快速路主线交通流失效，而且会产生过饱和交通流，进一步影响地面交通系统的整体运行。由此可见，对匝道合流区进行合适的控制以预防拥堵的发生或加快拥堵的消散速度是实现快速路乃至地面路网高效运行的关键匝道控制是目前在治理快速路拥堵中应用最广泛的一种动态控制方式，该方式通过调节从匝道进入快速路主线的车辆流率来应对可能发生的拥堵问题。但受限于现有技术手段和硬件条件的限制，上述控制方式难以获得实际的交通状况。并且，砸到合流区发生拥堵问题的原因并不仅仅在于交通需求超过了通行能力，更受到匝道车流变道行为与主线车流运行状态间的不协调的影响，加深了通行能力与交通需求间的不匹配程度。因此，单纯地通过调节从匝道进入快速路合流区的交通总量和时空分布已不能适应实际情况中的交通需求。为此，有必要从微观角度入手，通过合适的技术手段对有合流需求的车辆进行细致的引导与控制，从而实现对交通流及状态的变化的响应。随着传感器技术的革新以及无线通信技术的普及，通过建立信息交互网络来实现交通控制的技术日趋成熟，借助该种技术实现对匝道的微观而动态的控制已成为可能。现有的一些针对快速路入口匝道的控制方法的核心普遍集中在确定匝道汇入率上，即控制单位时间内从匝道汇入主线的车辆数。当匝道车辆来到汇入口时，根据匝道信号灯的实时颜色判断停止还是继续前行：“红灯”意味着车辆必须停止并等候直到“绿灯“出现才能汇入主线。我国快速路系统很大一部分是以高架快速路的形式存在，若在这些快速路匝道口实施前述控制方法，会造成如下关键的问题：1.车辆从匝道汇入主线前需停车，较大程度上降低了匝道的通行能力，增加了车辆的油耗和排放。2.车辆在匝道处停车起步时，可能会出现溜坡、换道等现象，造成前后车的碰擦，降低了匝道的行车安全性。此外，现有还有一些研究借助车联网系统来实现控制，这种实现方式完全依赖于健全、完备的车联网系统的建立。考虑到车联网在当今尚未得到普及，这类研究所提出的方法对实际问题的帮助仍旧十分有限。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供预防性强，高效可靠的，可提高快速路合流区行车安全与通行效率的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法与系统。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法，该方法通过路侧设备实时采集快速路主线车流的实时行驶速度与实时位置及匝道车流的实时行驶速度与实时位置并反馈给监控中心；当有车辆进入匝道合流触发点时，监控中心对信息进行处理，找出主线合流间隔并对匝道车辆能否成功汇入主线进行条件计算，若满足合流成功的条件则根据计算结果引导匝道车辆汇入主线；其中合流成功的条件包括如下两个方面：条件一：匝道车辆与主线合流间隔位置同时抵达合流区内某一位置，且匝道车辆速度与主线合流间隔速度相等：其中：LM为主线合流间隔中点到合流区入口之间的距离，VM为主线合流间隔两端的车辆速度的均值，VR为匝道车辆实时速度，LR为合流触发点与合流区入口之间的距离，a为匝道车辆期望合流加速度，t为加速时间；根据约束条件一，监控中心计算匝道车辆期望合流加速度与加速时间：其中，amax为最大安全加速度，当a>amax时，匝道车辆无法成功汇入主线合流间隔；条件二：匝道车辆的加速距离受到匝道硬件条件限制：其中，LB为合流区的长度；根据约束条件二，监控中心计算匝道车辆的加速距离L，当L>Lmax时，匝道车辆无法成功汇入主线合流间隔。进一步地，所述主线合流间隔确定的方法为：依次将主线车辆间隔与安全合流距离比较，对于所有大于安全合流距离的主线车辆间隔，利用匝道车辆位置数据与主线车辆位置数据，计算各主线车辆间隔与匝道车辆的距离；取与匝道车辆之间距离最小的主线车辆间隔为主线合流间隔。一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导系统，包括路侧设备和监控中心以及车载设备，所述路侧设备按一定距离安装在快速路沿线，该距离为一预设值；所述路侧设备分为安装在匝道处的匝道路侧设备和安装在快速路沿线的沿线路侧设备，分别用于获取匝道车流及主线车流的实时行驶速度与实时位置，匝道路侧设备和沿线路侧设备均与监控中心和车载设备通信；所述车载设备用于接受并显示控制指令；所述监控中心用于进行匝道车流汇入主线的相关参数计算与决策并存储车流汇入任务的相关信息，包括车辆实时运行速度，车辆实时位置，汇合成功与否以及汇合时间。进一步地，所述匝道路侧设备包括主线车流监测模块、匝道车辆监测模块以及无线通信模块；所述主线车流监测模块以及匝道车辆监测模块均与无线通信模块相连接；所述主线车流监测模块用于获取主线车流的实时行驶速度与实时位置；所述匝道车辆监测模块用于获取匝道车流的实时行驶速度与实时位置；所述无线通信模块，用于与监控中心和车载设备之间的通信。进一步地，所述沿线路侧设备分包含主线车流监测模块及无线通信模块；所述主线车流监测模块与无线通信模块相连接；所述主线车流监测模块用于获取主线车流的实时行驶速度与实时位置；所述无线通信模块用于与监控中心和车载设备之间的通信。进一步地，所述车载设备包括车载主控模块和车载提示模块以及与所述车载主控模块相连接的无线通信模块；所述车载主控模块用于接收来自匝道路侧设备的信息并控制其显示；所述车载提示模块用于向驾驶员显示来自匝道路侧设备的指令；所述无线通信模块用于与匝道路侧设备的通信。进一步地，所述监控中心包括：中央决策模块，用于进行匝道车流汇入主线的相关参数计算与决策，具体方法为：当有车辆进入匝道合流触发点时，监控中心对信息进行处理，找出主线合流间隔并对匝道车辆能否成功汇入主线进行条件计算，若满足合流成功的条件则根据计算结果引导匝道车辆汇入主线；存储模块，用于存储车流汇入任务的相关信息，包括车辆实时运行速度，车辆实时位置，汇合成功与否以及汇合时间；以及无线通信模块，用于与路侧设备之间的通信。所述基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导系统的汇入引导方法包括以下步骤：(1)匝道路侧设备实时监测匝道的车辆行驶状况，当有车辆进入匝道合流触发点时，匝道路侧设备与监控中心之间进行信息交互；(2)匝道路侧设备采集匝道车辆运行信息，包括匝道车辆实时速度与实时位置坐标，并将其返回给监控中心；同时，匝道路侧设备与沿线路侧设备采集主线车流运行信息，包括主线车流实时速度及各车实时位置坐标，并将其返回给监控中心；(3)监控中心对步骤(2)中收到的数据进行处理，具体处理过程是：对主线车队进行编号，并利用各车实时位置坐标计算实时车辆间隔；依次将主线车辆间隔与安全合流距离比较；对于所有大于安全合流距离的主线车辆间隔，利用采集的匝道车辆位置数据与主线车辆位置数据，计算各主线车辆间隔与匝道车辆的距离；取与匝道车辆之间距离最小的主线车辆间隔为主线合流间隔；当主线车辆间隔中不存在大于安全合流距离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法，其特征在于：通过路侧设备实时采集快速路主线车流的实时行驶速度与实时位置及匝道车流的实时行驶速度与实时位置并反馈给监控中心；当有车辆进入匝道合流触发点时，监控中心对信息进行处理，找出主线合流间隔并对匝道车辆能否成功汇入主线进行条件计算，若满足合流成功的条件则根据计算结果引导匝道车辆汇入主线；其中合流成功的条件包括如下两个方面：条件一：匝道车辆与主线合流间隔位置同时抵达合流区内某一位置，且匝道车辆速度与主线合流间隔速度相等：

【技术特征摘要】
1.一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法，其特征在于：通过路侧设备实时采集快速路主线车流的实时行驶速度与实时位置及匝道车流的实时行驶速度与实时位置并反馈给监控中心；当有车辆进入匝道合流触发点时，监控中心对信息进行处理，找出主线合流间隔并对匝道车辆能否成功汇入主线进行条件计算，若满足合流成功的条件则根据计算结果引导匝道车辆汇入主线；其中合流成功的条件包括如下两个方面：条件一：匝道车辆与主线合流间隔位置同时抵达合流区内某一位置，且匝道车辆速度与主线合流间隔速度相等：其中：LM为主线合流间隔中点到合流区入口之间的距离，VM为主线合流间隔两端的车辆速度的均值，VR为匝道车辆实时速度，LR为合流触发点与合流区入口之间的距离，a为匝道车辆期望合流加速度，t为加速时间；根据约束条件一，监控中心计算匝道车辆期望合流加速度与加速时间：其中，amax为最大安全加速度，当a>amax时，匝道车辆无法成功汇入主线合流间隔；条件二：匝道车辆的加速距离受到匝道硬件条件限制：其中，LB为合流区的长度；根据约束条件二，监控中心计算匝道车辆的加速距离L，当L>Lmax时，匝道车辆无法成功汇入主线合流间隔。2.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法，其特征在于：所述主线合流间隔确定的方法为：依次将主线车辆间隔与安全合流距离比较，对于所有大于安全合流距离的主线车辆间隔，利用匝道车辆位置数据与主线车辆位置数据，计算各主线车辆间隔与匝道车辆的距离；取与匝道车辆之间距离最小的主线车辆间隔为主线合流间隔。3.实现根据权利要求1或2所述的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导方法的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导系统，其特征在于：包括路侧设备和监控中心以及车载设备，所述路侧设备按一定距离安装在快速路沿线，该距离为一预设值；所述路侧设备分为安装在匝道处的匝道路侧设备和安装在快速路沿线的沿线路侧设备，分别用于获取匝道车流及主线车流的实时行驶速度与实时位置，匝道路侧设备和沿线路侧设备均与监控中心和车载设备通信；所述车载设备用于接受并显示控制指令；所述监控中心用于进行匝道车流汇入主线的相关参数计算与决策并存储车流汇入任务的相关信息，包括车辆实时运行速度，车辆实时位置，汇合成功与否以及汇合时间。4.根据权利要求3所述的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导系统，其特征在于：所述匝道路侧设备包括主线车流监测模块、匝道车辆监测模块以及无线通信模块；所述主线车流监测模块以及匝道车辆监测模块均与无线通信模块相连接；所述主线车流监测模块用于获取主线车流的实时行驶速度与实时位置；所述匝道车辆监测模块用于获取匝道车流的实时行驶速度与实时位置；所述无线通信模块，用于与监控中心和车载设备之间的通信。5.根据权利要求3所述的一种基于路侧设备的快速路匝道车流汇入引导系统，其特征在于：所述沿线路侧设备分包含主线车流监测模块及无线通信模块；所述主线车流监测模块与无线通信模块相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，李昌泽，
申请(专利权)人：东南大学，南京阿尔特交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32