一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法技术

本发明专利技术涉及一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，属于智能交通领域。该方法包括：S1：分别在主线分车道和入口匝道上安装多个车辆检测器，获取相应检测点的分车道流量、车速和密度；S2：构建主线分车道管控模型：计算出主线上各车道车辆行驶至合流区的车道预计流率比，然后结合交通运行状态等级划分规则得到合流区主线上各车道交通运行状态等级，并根据各车道情况进行等级调整；S3：构建入口匝道控制模型：计算当前控制周期入口匝道调节率，并与匝道交通流量进行比较判断，得到匝道控制信号灯保持绿灯时长。本发明专利技术能增大匝道汇入主线交通流量，提升合流区通行能力，降低合流区车辆变道次数。合流区车辆变道次数。合流区车辆变道次数。

【技术实现步骤摘要】
一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法


[0001]本专利技术属于智能交通领域，涉及一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法。

技术介绍

[0002]由于快速路、高速公路入口匝道汇入主线车辆在合流区一般仅对主线外侧两车道造成干扰，而现有入口匝道控制策略并未考虑这种特殊情况，同时也未与主线分车道管控进行协同，使得入口匝道控制在多车道快速路、高速公路应用效果不佳。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，克服多车道快速路、高速公路入口匝道控制策略中内侧车道利用率不高、合流区变道频繁、驾驶员无法提前获知前方合流区标线施划方式及交通运行状况等问题，提升主线合流区通行能力，降低交通安全风险，提高快速路、高速公路合流区精细化管理水平。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，具体包括以下步骤：
[0006]S1：分别在主线分车道和入口匝道上安装多个车辆检测器，获取相应检测点的分车道流量、车速和密度等信息；具体包括：
[0007]主线分车道上，在合流区、匝道合流鼻端上游50m、LED信息发布屏安装位置上游0.5km处分别安装车辆检测器Ⅰ、车辆检测器Ⅱ和车辆检测器Ⅲ，以获取主线各车道交通流数据；
[0008]入口匝道上，在加速车道起点处的入口匝道上设置匝道控制信号灯，在距匝道控制信号灯15m至40m的入口匝道上游设置停车线，同时设置车辆检测器Ⅳ；
[0009]S2：构建主线分车道管控模型，具体包括：利用车辆检测器Ⅲ获取的主线上游各车道交通流量和车辆检测器Ⅳ获取的匝道交通流量，计算当前控制周期k车辆检测器Ⅲ处的交通流量，从而计算出主线上各车道车辆行驶至合流区的车道预计流率比；然后结合交通运行状态等级划分规则得到合流区主线上各车道交通运行状态等级，并根据各车道情况进行等级调整；
[0010]S3：构建入口匝道控制模型，具体包括：利用合流区主线外侧两车道通行能力减去车辆检测器Ⅱ获取的主线外侧两车道交通流量，计算得到当前控制周期k入口匝道调节率，并与车辆检测器Ⅳ获取的匝道交通流量进行比较判断，得到匝道控制信号灯保持绿灯的时长。
[0011]S4：判断合流区主线外侧两车道平均速度是否不大于主线自由流速度乘以折减系数，或者上游到来的主线外侧两车道交通流量与匝道交通流量之和是否不大于合流区主线外侧两车道通行能力乘以折减系数；若是，启动入口匝道控制模型计算；否则启动主线分车道管控模型计算。
[0012]进一步，步骤S1中，在主线上游距合流区0.5km至1.5km的范围之间，通过安装LED信息发布屏发布合流区分车道交通状态，以提醒假设驾驶员提前选择行驶车道。
[0013]进一步，步骤S1中，主线分车道上，内侧两车道与外侧两车道之间的车道线施划为实线，以避免匝道合流对内侧两车道的干扰。
[0014]进一步，步骤S1中，LED信息发布屏显示的内容包括：
[0015](1)合流区各车道线和边缘线的施划方式，以及属于实线、虚线、虚实线的哪一种，以供驾驶员判断合流区各车道是否允许变道，以及是允许向左变道，还是向右变道；LED信息发布屏显示车道线和边缘线的施划方式，需与前方合流区的实际施划方式保持一致；
[0016](2)合流区各车道交通状态，通过车道状态显示颜色条进行显示；驾驶员结合LED信息发布屏显示合流区标线施划方式和路面车道编号标记，根据各车道状态显示颜色条显示的颜色便可判断合流区各车道交通状态，从而作为驾驶员提前选择车道的判断信息条件；
[0017](3)图形辅以文字显示方式。
[0018]进一步，步骤S2中，合流区的车道预计流率比的计算公式为：
[0019][0020][0021][0022][0023]其中，p
i
(k)为合流区控制周期k中车道i预计流率比；i∈{1,2,3,4}分别表示主线车道1、车道2、车道3和车道4；为车辆检测器Ⅲ获取的控制周期k中车道i上的交通流量，pcu/h；为车辆检测器Ⅳ获取的控制周期k匝道交通流量，pcu/h；c0为主线单车道通行能力，pcu/h；λ3为匝道汇入流量对主线车道3的影响比例，0≤λ3＜0.5；λ4为匝道汇入流量对主线车道4的影响比例，0.5＜λ4≤1.0，λ3+λ4＝1。
[0024]进一步，步骤S2中，根据各车道情况进行等级调整，具体包括：若车道1和车道2的运行状态等级不小于车道3和车道4，将车道1和车道2的运行状态等级调整为车道3和车道4运行状态等级的低一级；其中，以行车方向为准，从左往右将主线各车道分别编号为车道1、车道2、车道3和车道4。
[0025]进一步，步骤S3中，计算当前控制周期k入口匝道调节率，表达式为：
[0026][0027]其中，r(k)为控制周期k的匝道调节率，pcu/h；c
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为合流区主线外侧两车道通行能力，pcu/h；为车辆检测器Ⅱ获取的控制周期k主线外侧两车道交通流量，pcu/h。
[0028]进一步，步骤S3中，将当前控制周期k入口匝道调节率与车辆检测器Ⅳ获取的匝道
交通流量进行比较判断，若匝道调节率r(k)不小于车辆检测器Ⅳ获取的匝道交通流量则匝道控制信号灯保持常绿；否则计算匝道控制信号灯放行绿灯时长；
[0029][0030]其中，T(k)为控制周期k的周期时长，s；g(k)为控制周期k的匝道控制信号灯放行绿灯时长，s；s
r
为匝道饱和流率，pcu/h。
[0031]本专利技术的有益效果在于：本专利技术可应用于快速路、高速公路合流区、普通公路合流区及城市道路合流区，用于合流区精细化智能管控，通过在主线合流区上游设置LED信息发布屏显示前方合流区分车道交通状态及匝道车辆汇入情况提前诱导驾驶员选择内侧车道行驶以平衡合流区各车道交通流量，降低主线外侧两车道交通流量，提高内侧车道使用率，增大匝道汇入主线交通流量，提升合流区通行能力，同时降低了合流区车辆变道次数，保障合流区交通高效、安全、畅通运行。
[0032]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0034]图1为本专利技术快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制系统示意图；
[0035]图2为本专利技术快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法的流程图；
[0036]图3为LED信息发布屏显示示意图。
具体实施方式
[0037]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：分别在主线分车道和入口匝道上安装多个车辆检测器，获取相应检测点的分车道流量、车速和密度；具体包括：主线分车道上，在合流区、匝道合流鼻端上游、LED信息发布屏安装位置上游分别安装车辆检测器Ⅰ、车辆检测器Ⅱ和车辆检测器Ⅲ；入口匝道上，在加速车道起点处的入口匝道上设置匝道控制信号灯，在入口匝道上游设置停车线，同时设置车辆检测器Ⅳ；S2：构建主线分车道管控模型，具体包括：利用车辆检测器Ⅲ获取的主线上游各车道交通流量和车辆检测器Ⅳ获取的匝道交通流量，计算当前控制周期k车辆检测器Ⅲ处的交通流量，从而计算出主线上各车道车辆行驶至合流区的车道预计流率比；然后结合交通运行状态等级划分规则得到合流区主线上各车道交通运行状态等级，并根据各车道情况进行等级调整；S3：构建入口匝道控制模型，具体包括：利用合流区主线外侧两车道通行能力减去车辆检测器Ⅱ获取的主线外侧两车道交通流量，计算得到当前控制周期k入口匝道调节率，并与车辆检测器Ⅳ获取的匝道交通流量进行比较判断，得到匝道控制信号灯保持绿灯的时长；S4：判断合流区主线外侧两车道平均速度是否不大于主线自由流速度乘以折减系数，或者上游到来的主线外侧两车道交通流量与匝道交通流量之和是否不大于合流区主线外侧两车道通行能力乘以折减系数；若是，启动入口匝道控制模型计算；否则启动主线分车道管控模型计算。2.根据权利要求1所述的快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，其特征在于，步骤S1中，在主线上游距合流区0.5km至1.5km的范围之间，通过安装LED信息发布屏发布合流区分车道交通状态。3.根据权利要求1所述的快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，其特征在于，步骤S1中，主线分车道上，内侧两车道与外侧两车道之间的车道线施划为实线。4.根据权利要求1所述的快速路主线分车道管控与入口匝道协同控制方法，其特征在于，步骤S1中，LED信息发布屏显示的内容包括：(1)合流区各车道线和边缘线的施划方式，以及属于实线、虚线、虚实线的哪一种，以供驾驶员判断合流区各车道是否允许变道，以及是允许向左变道，还是向右变道；LED信息发布屏显示车道线和边缘线的施划方式，需与前方合流区...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋浪，俞山川，安文娟，马璐，王少飞，朱湧，骆中斌，周欣，谢耀华，李敏，刘馥齐，陈晨，陈齐，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：