一种高速公路收费站区域交通状态管控方法及系统技术方案

本发明专利技术属于交通管理技术领域，提供了一种高速公路收费站区域交通状态管控方法及系统。该方法包括，获取收费站和上游门架的交通数据；基于收费站和上游门架的交通数据，采用LSTM神经网络模型，预测一段时间内收费站的交通需求；基于所述交通需求，采用元胞传输模型，得到一段时间内收费站的交通流运行状态，所述交通流运行状态包括车流量和交通密度；基于交通流运行状态和车道数，构建车辆在收费站区域总行驶时间的目标函数，结合约束条件，采用模型预测控制，滚动反复优化计算，得到总行驶时间最小时对应的变速限制和车道配置。本发明专利技术能显著改善收费站的交通性能，提高高速公路通行效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高速公路收费站区域交通状态管控方法及系统


[0001]本专利技术属于交通管理
，尤其涉及一种高速公路收费站区域交通状态管控方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]现有研究主要从车站设计的角度出发，基于收费广场运营成本优化车道开闭数量。相较于城市交通，高速公路收费站交通流虽有一定规律性，但其随机性更强，且ETC、MTC车辆比例也具有时变性，静态车道配置无法实现实时开闭管控、有效利用道路资源，应用场景有限。
[0004]Yuan等提出了一种VSL
‑
RM综合控制策略，以提高高速公路干线通行效率。该策略协调来自干线和收费站的车流，并调整干线合流区域的交通密度。然而，这种方法的目的是提高干线的交通效率，而非收费站。因此，高速公路收费站的主动交通控制还有待进一步研究：静态车道配置无法动态适应实时交通流，不能充分利用高速公路通行能力。因此如何动态配置高速公路收费广场的车道和限速仍在研究中。
专利技术内容
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速公路收费站区域交通状态管控方法，其特征在于，包括：获取收费站和上游门架的交通数据；基于收费站和上游门架的交通数据，采用LSTM神经网络模型，预测一段时间内收费站的交通需求；基于所述交通需求，采用元胞传输模型，得到一段时间内收费站的交通流运行状态，所述交通流运行状态包括车流量和交通密度；基于交通流运行状态和车道数，构建车辆在收费站区域总行驶时间的目标函数，结合约束条件，采用模型预测控制，滚动反复优化计算，得到总行驶时间最小时对应的变速限制和车道配置。2.根据权利要求1所示的高速公路收费站区域交通状态管控方法，其特征在于，所述元胞传输模型通过识别元胞密度变化确定车流量，其中元胞密度变化为：其中，ρ
i
(t)表示第t个时间间隔初始时刻元胞i的单车道车流密度；q
i
(t)表示第t个时间间隔内由元胞i
‑
1进入元胞i的车流量；q
i+1
(t)表示第t个时间间隔内离开元胞i进入元胞i+1的车流量；Δt表示单位时间步长的时间间隔；λ
i
(t)为第t个时间间隔内元胞i的车道数。3.根据权利要求2所示的高速公路收费站区域交通状态管控方法，其特征在于，所述元胞传输模型通过第t个时间间隔内元胞i
‑
1发出的车辆数和第t个时间间隔内元胞i接收的车辆数中的最小值，确定主路元胞的车流量；所述元胞传输模型根据位于主线的元胞i
‑
1和位于匝道的元胞i驶入下游合流元胞i的车流量的大小关系，确定合流元胞的车流量；所述元胞传输模型根据下式确定分流元胞的车流量：其中，R
or,i
(t)表示出口匝道元胞i可接收的车流量。4.根据权利要求1所示的高速公路收费站区域交通状态管控方法，其特征在于，所述目标函数为：标函数为：其中，表示目标函数；TTT表示车辆在收费站区域总行驶时间；表示目标函数；TTT表示车辆在收费站区域总行驶时间；表示目标函数；TTT表示车辆在收费站区域总行驶时间；均表示元胞的预测密度值；u＝(V,λ
I
,λ
r,I
)；λ
I
表示MTC的车道数，ln；λ
r,I
表示ETC的车道数，V表示可变限速值。5.根据权利要求1所示的高速公路收费站区域交通状态管控方法，其特征在于，所述约
束条件包括，服务不均衡系数ζ：其中，ζ
max
表示服务不均...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱香敏，周童，孙颖超，常志宏，康传刚，马晓刚，陈雪珲，陈宏，曹蓉，吴晓佩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：