一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，基于元胞自动机模型和元胞传输模型，具体包括以下步骤：建立高速公路基础信息数据库；建立雨天管控样本库；对高速公路进行各路段划分，建立高速公路每一路段、雨天不同降雨强度下速度限制上限的雨天管控知识库；对气象台天气预报的降雨，预测在高速公路降雨区段、各路段开始、持续时间和强度精细化信息，确定高速公路各路段最佳限速值和各入口匝道最佳流量限制值，并进行在线实时控制；以及修正雨天管控样本库和雨天管控知识库。本发明专利技术能够实施精细化融合管控措施，满足准全天候高速公路的通行要求，最大限度地保证道路行驶安全，提高高速公路流量。提高高速公路流量。提高高速公路流量。

【技术实现步骤摘要】
一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法


[0001]本专利技术涉及交通运输工程中交通管理控制
，特别涉及一种雨天高 速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法。

技术介绍

[0002]雨天由于路面附着系数降低、能见度下降极易造成交通事故，特别是速度 较快的高速公路。传统的，高速公路管理部门通过天气预报等在降雨天气采取 速度限制和提醒诱导(如保持车距)等措施，较少使用其它方法。但这种控制 方式是粗线条的，存在以下问题：一是管控措施较多采用限速，不能将流量限 制加入，较少涉及主线速度和匝道流量融合的协调控制，特别是降雨发生在交 通需求较大时段和路段；二是虽然这些速度限制值大体合理，但较少“针对具 体高速公路，依据各路段几何线形及交通流特性、大数据样本，采用雨天交通 流模型确定出更加精细化的科学技术标准”的智能化管控标准，特别是山区以 弯道和纵坡为主的路段。
[0003]另外，由于雨天高速公路不同路段的能见度、路面附着系数和道路几何线 形差别较大，需要针对不同路段采取不同的速度限制值，同时在交通需求较大 时段和路段的降雨需要加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，所述控制方法基于元胞自动机模型和元胞传输模型，具体包括以下步骤：A.建立高速公路基础信息数据库；B.建立雨天管控样本库；C.对高速公路进行各路段划分，建立高速公路每一路段、雨天不同降雨强度下速度限制上限v
max
的雨天管控知识库；D.对气象台天气预报的降雨，预测在高速公路降雨区段、各路段开始、持续时间和强度精细化信息，确定高速公路各路段最佳限速值和各入口匝道最佳流量限制值，并进行在线实时控制；E.形成新的雨天管理控制样本，返回步骤B和C，修正雨天管控样本库和雨天管控知识库。2.根据权利要求1所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤A中所述的基础信息数据库中包含道路几何线形在内的GIS信息、交通流历史数据库、气象数据库、环境气象信息及信息采集装置采集的道路交通状态信息。3.根据权利要求1所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤B所述的雨天管控样本库中包含道路车流量、行驶速度、事故地点、事故原因的基础数据。4.根据权利要求1所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤C对高速公路进行路段划分的具体方法为：将高速公路划分为若干子系统，若两个相邻上下游入口匝道间高速公路不含与其它高速交汇的互通立交桥，划分为一个子系统，若两个相邻上下游入口匝道间高速公路包含与其它高速交汇的互通立交桥，则以与其它高速交汇的互通立交桥为分界点，划分为两个子系统；最后将每个子系统依据道路几何线形，划分为若干路段。5.根据权利要求4所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤C所述的雨天管控知识库的建立方法为：C1.根据路段车道数、几何线形，建立该路段雨天可能事故的交通流CAM；C2.对该路段通过仿真实验、驾驶模拟实验以及实际统计数据进行比较分析，对交通流CAM进行校验，并修正模型中的相关参数；C3.采用修正后的交通流CAM，通过实验确定该路段不同降雨强度下最佳速度限制上限v
max
；C4.遍历该路段的各降雨强度，形成该路段的雨天管控知识库。6.根据权利要求5所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤C1中所述交通流CAM的建立方法为：C11.根据道路几何线形和车道路段划分元胞；C12.制定车辆行驶基本规则；C13.制定雨天行驶规则；C14.制定纵坡规则；C15.制定弯道规则；C16.制定追尾侧滑事故判断规则；
C17.制定事故概率计算方法；C18.制定边界条件。7.根据权利要求1所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤D具体包括以下步骤：D1.对气象台天气预报的降雨，采用GPS/BDS探测大气可降雨量技术预测高速公路的降雨区段以及各路段的降雨量和开始时间、持续时间，确定各路段的降雨强度；D2.根据各路段的降雨强度，依据步骤C建立的雨天管控知识库确定各路段的最佳限速值，对个别路段出现的不同降雨强度，再细分为若干路段进行最佳限速值的确定；D3.建立高速公路速度限速下各路段的交通流CTM；D4.根据步骤D3建立的交通流CTM采用预测控制方法计算各入口匝道最佳流量限制值；D5.将各路段最佳限速值和各入口匝道最佳流量限制值施加到高速公路系统中进行在线实时控制。8.根据权利要求7所述的一种雨天高速公路主线速度限制和匝道融合协调控制方法，其特征在于，步骤D3所述交通流CTM的建立方法为：设定每个路段用一个元胞表示，元胞m的长度l
m
可变，但满足元胞传输的基本要求，元胞自由流速度v
f
对应最大流量Q和临界密度k
c
，元胞限速值v
VSL
对应最大流量Q
VSL
、密度k
VSL
、拥挤密度k
J
和反向波速w；仿真步t时，元胞m的密度k
m
(t)、速度v
m
(t)、主线元胞m到m+1的车辆数f
m,m+1
(t)，元胞m的发送和接收能力分别为s
m
(t)和r
m
(t)；D31.建立基本路段的元胞传输模型；f
m,m+1
(t)＝min{s
m
(t),r
m+1
(t)}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)s
m
(t)＝min{v
m
(t)k
m
(t),Q
VSL
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)r
m
(t)＝min{Q
VSL
,w(k
J
‑
k
m
(t))}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(1)表示从主线元胞转移到下游元胞的车辆数为上游元胞可发送和下游可接收中的最小值；式(2)表示从主线元胞转移出车辆数不超过最大流量；式(3)表示主线元胞可接收车辆数为最大车流量和元胞剩余车辆数中的最小值；自由流下，元胞m的车辆以自由流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：程新平，陈昕，魏伟，司趁云，李世民，刘有才，牛蕾，杨增刊，艾云，李诺，张子龙，冯凤江，
申请(专利权)人：河北上元智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：