一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法技术

本发明专利技术公开了一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法，首先确定施工区组织形式，利用无人机采集施工区各控制区段交通流数据；其次根据驾驶员对限速标牌的视认操作特性，设置单个限速控制区段长度；接着对仿真软件进行二次开发，设计连续限速控制区段和连续控制周期车速降幅实验，对限速控制下的车辆行驶轨迹进行记录计算实验路段上的冲突率，根据车速降幅与冲突率间的关系确定施工区速度安全降幅；最后对施工区域进行逐级动态限速分级。本发明专利技术可以为高速公路施工区交通管控方案提供技术支持，依托可变限速控制系统，提高高速公路施工区交通运行安全与效率。速公路施工区交通运行安全与效率。速公路施工区交通运行安全与效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法


[0001]本专利技术属于高速公路交通管控


技术介绍

[0002]高速公路网是基础性公共设施，对促进区域社会经济发展具有支撑和引导作用。早期修建的高速公路正逐步进入养护维修阶段，施工区成为高速公路系统的重要组成部分。作为高速公路典型瓶颈路段，高速公路施工区因为占用部分车道进行养护施工导致可供通行车道减少，容易产生拥堵排队现象，运行车辆不得不在瓶颈路段上游频繁进行换道合流，对路段内安全运行及通行效率带来不利影响。
[0003]目前对高速公路施工区的交通管控多以《公路养护安全作业规程》(JTGH30
‑
2015)为依据，在警告区内设置静态固定限速标牌，引导车辆按照限速要求逐级降低车速。施工区限速标志数量以及限速值多依照默认值设置，限速数目不合理且无法根据路段交通流状态实时调整限速值，限速控制效果存在一定局限性。随着可变限速技术相关研究的深入和应用，在控制区段内设置多组可变限速标牌，对运行车辆进行逐级可变限速控制成为可能。
[0004]逐级可变限速分级次数与施工区交通运行安全关系密切。限速分级次数越少，布设的可变限速标牌数量越少，车辆行驶速度与限速值之间差距过大，车速降幅剧烈，施工路段内车速离散程度较高导致冲突率较高；限速分级次数越多，所需布设的可变限速标牌数量越多，运行车辆车速降幅也越平缓。但过多的限速分级次数促使驾驶员减速操作频繁，容易使其产生紧迫感并导致操作失误，也容易造成驾驶员烦躁、逆反等不良情绪，其限速遵从率有可能会降低。因此制定科学合理的限速分级次数是保证施工区限速控制效果的关键。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法，具体包括如下步骤：
[0007]步骤1：对高速公路施工区的交通流数据进行采集；
[0008]步骤2：将高速公路施工区域的上游路段划分为警告区和上游过度区段，所述警告区包括警告区上游、警告区中间段、警告区末端；所述上游过度区段为警告区末端与施工区域之间的道路变窄路段；
[0009]步骤3：设置单个限速控制区段的长度L；
[0010]步骤4：选择警告区最后长度为2L的路段和上游过度区段作为实验路段；并将警告区最后长度为2L的路段分成长度为L的两个限速控制区段；该两个限速控制区段为连续限速控制区段；
[0011]步骤5：采用仿真软件，设置若干个仿真周期，在一个仿真周期内固定设置两个连续限速控制区段的限速值，得到两个连续限速控制区段之间的车速降幅，得到每个车速降
幅对应的冲突率；
[0012]步骤6：设置冲突率阈值S，选择与冲突率阈值S最接近的冲突率，并将该冲突率对应的车速降幅作为连续限速控制区段的速度安全降幅F；
[0013]步骤7：在仿真软件中设置连续限速控制周期，在连续限速控制周期中对两个限速控制区段的限速值进行动态变化，得到每次变化时的车速降幅，计算每个车速降幅对应的冲突率；
[0014]步骤8：设置冲突率阈值S1；在步骤7中，选择与冲突率阈值S1最接近的冲突率，并将该冲突率对应的车速降幅作为连续限速控制周期的速度安全降幅F1；
[0015]步骤9：根据步骤3确定单个限速控制区段的长度L、连续限速控制区段的速度安全降幅以及连续限速控制周期的速度安全降幅，对施工区域进行逐级动态限速分级。
[0016]进一步的，所述步骤3具体为：
[0017]所述单个限速控制区段包括从驾驶员发现路侧限速标牌到开始视认限速标牌时车辆行驶距离s0，视认过程中车辆行驶的距离s1，视认完成到采取减速措施车辆行驶的距离s2，驾驶员采取减速措施到将车速降低至限速要求车辆行驶的距离s3，车速降低至限速值后稳定行驶x秒后再进入到下一个限速控制区段的车辆行驶距离s4：
[0018]L＝s0+s1+s2+s3+s4[0019][0020][0021][0022][0023]s4＝x
·
v
l
[0024]其中，v1表示驾驶员发现并开始视认限速标牌时的初始速度,t0表示驾驶员从发现到开始视认的间隔时间，t1表示视认理解时间，t2表示完成视认到采取减速操作的反应时间，v
l
表示限速值，g表示重力加速度，表示道路摩擦系数，b表示道路纵坡。
[0025]进一步的，采用如下公式计算步骤5或者步骤8中的冲突率：
[0026]R
c
＝N
c
/L
[0027]其中，N
c
为追尾冲突和侧向冲突次数之和；
[0028]计算追尾冲突次数时采用表征交通安全的距离碰撞时间TTC1t作为评价指标，计算侧向冲突次数时采用侧向冲突下的潜在碰撞时间TTC2t作为评价指标；
[0029][0030][0031]其中，Δd表示t时刻后车B车头与前车A车尾的距离，v
A
(t)和v
B
(t)分别表示t时刻后车B与前车A的速度；d
A
(t)和d
B
(t)分别表示换道操作时A、B两车车头在t时刻与潜在碰撞点的距离，L
A
与L
B
分别表示车辆A、B的车身长度。
[0032]进一步的，所述步骤9具体为：
[0033]步骤9.1：若初始限速控制周期内高速公路施工区域的上游路段的平均车速v
i
与高速公路上初始的限速区段1的最优限速值v
vsl1
之间差值的绝对值小于等于连续限速控制区段的速度安全降幅F，则在警告区重新设置一级限速，并转步骤9.3，否则转步骤9.2；重新设置一级限速具体为：将上游过度区段的前L米作为限速区段1，并在上游过度区段的前L米处设置动态限速标牌，限速值为v
vsl1
；
[0034]步骤9.2：在限速区段1前L米处设置限速区段2，计算限速区段2的最优限值v
vsl2
，且v
vsl2
和v
vsl1
之间的车速降幅小于等于F；若v
i
与v
vsl2
之间差值的绝对值小于等于F，则保留该限速区段2，并在限速区段1和限速区段2分别设置动态限速标牌，限速值为v
vsl1
和v
vsl2
；若v
i
与v
vsl2
之间差值的绝对值大于F，在限速区段2前L米处设置新的限速区段，将新的限速区段的最优限速值与v
i
进行比较，重复步骤9.2，直至限速区段设置完成，转步骤9.3；
[0035]步骤9.3：若当前限速控制周期中限速区段的个数大于1，则对各个限速区段在下一个限速控制周期中的最优限值进行优化，优化后的相邻两个限速区段之间的车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1：对高速公路施工区的交通流数据进行采集；步骤2：将高速公路施工区域的上游路段划分为警告区和上游过度区段，所述警告区包括警告区上游、警告区中间段、警告区末端；所述上游过度区段为警告区末端与施工区域之间的道路变窄路段；步骤3：设置单个限速控制区段的长度L；步骤4：选择警告区最后长度为2L的路段和上游过度区段作为实验路段；并将警告区最后长度为2L的路段分成长度为L的两个限速控制区段；该两个限速控制区段为连续限速控制区段；步骤5：采用仿真软件，设置若干个仿真周期，在一个仿真周期内固定设置两个连续限速控制区段的限速值，得到两个连续限速控制区段之间的车速降幅，得到每个车速降幅对应的冲突率；步骤6：设置冲突率阈值S，选择与冲突率阈值S最接近的冲突率，并将该冲突率对应的车速降幅作为连续限速控制区段的速度安全降幅F；步骤7：在仿真软件中设置连续限速控制周期，在连续限速控制周期中对两个限速控制区段的限速值进行动态变化，得到每次变化时的车速降幅，计算每个车速降幅对应的冲突率；步骤8：设置冲突率阈值S1；在步骤7中，选择与冲突率阈值S1最接近的冲突率，并将该冲突率对应的车速降幅作为连续限速控制周期的速度安全降幅F1；步骤9：根据步骤3确定单个限速控制区段的长度L、连续限速控制区段的速度安全降幅以及连续限速控制周期的速度安全降幅，对施工区域进行逐级动态限速分级。2.根据权利要求1所述的一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法，其特征在于：所述步骤3具体为：所述单个限速控制区段包括从驾驶员发现路侧限速标牌到开始视认限速标牌时车辆行驶距离s0，视认过程中车辆行驶的距离s1，视认完成到采取减速措施车辆行驶的距离s2，驾驶员采取减速措施到将车速降低至限速要求车辆行驶的距离s3，车速降低至限速值后稳定行驶x秒后再进入到下一个限速控制区段的车辆行驶距离s4：L＝s0+s1+s2+s3+s
4444
s4＝x
·
v
l
其中，v1表示驾驶员发现并开始视认限速标牌时的初始速度,y0表示驾驶员从发现到开
始视认的间隔时间，t1表示视认理解时间，t2表示完成视认到采取减速操作的反应时间，v
l
表示限速值，g表示重力加速度，表示道路摩擦系数，b表示道路纵坡。3.根据权利要求1所述的一种基于车速降幅的高速公路施工区逐级限速分级方法，其特征在于：采用如下公式计算步骤5或者步骤8中的冲突率：R
c
＝N
c
/L其中，N
c
为追...

【专利技术属性】
技术研发人员：过秀成，许鹏宇，张叶平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：