长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统，该方法包括：获取长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；将交通流信息、气象信息及路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出隧道群不同区段的可变限速值；长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；将隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。本发明专利技术实施例基于长隧道群可变限速交通流模型可以生成长隧道群不同区段的可变限速值，实现长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效地通过长隧道群路段。高效地通过长隧道群路段。高效地通过长隧道群路段。

【技术实现步骤摘要】
长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统


[0001]本专利技术涉及智慧高速公路和交通管控智能化
，具体而言，涉及一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统。

技术介绍

[0002]山区高速公路长隧道群路段由于其运行环境的特殊性和复杂性使得其运行区间的交通事故频发，成为了高速公路的瓶颈路段。驾驶人在连续隧道进出口频繁遇到明适应和暗适应过程，需要不断地进行视觉适应的调整，这就极大地增加了驾驶人视觉、心理和生理负担，加之受到隧道群复杂运行环境的影响极易引发不良驾驶行为，使得车辆于隧道群路段易发生交通事故，合理地进行车辆运行速度的控制是保障长隧道群路段车辆安全运行的有效手段。
[0003]在确定合理限速值时，首先要对所研究的隧道群路段进行区段的整体划分。一般情况下根据单独隧道及连接路段的不同建设标准、线形通风照明技术指标和隧道群所处的地形气候条件等因素进行划分，将高速公路隧道群的整体路段预先划分为独立或多个相互连接的不同限速区段。但是目前还没有专门针对山区长隧道群分区段动态限速的研究内容，现有隧道限速方案存在安全风险及通行效率低的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法，所述长隧道群的限速路段包括隧道出入口段以及隧道群连接段；所述方法包括：获取所述长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；将所述交通流信息、所述气象信息及所述路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出所述隧道群不同区段的可变限速值；所述长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。
[0005]可选地，所述长隧道群可变限速交通流模型的目标函数包括总行程时间和总行程里程，期望达到较小的总行程时间与较大的总行程里程；所述长隧道群可变限速交通流模型的约束条件包括以下至少一项：在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化小于等于第一阈值；在同一路段内，相邻周期限速值变化小于等于第二阈值；所述可变限速值的取值小于高速公路隧道最高固定限速值；在可变限速协调性约束条件下通过粒子群优化算法对最佳限速值进行求解。
[0006]可选地，所述方法还包括：通过元胞传输模型速度
‑
密度的三角函数模型，得到元胞i在时间间隔内的速度为：
[0007][0008]通过经典AASHTO模型，得到能见度和路面摩擦系数对长隧道出入口区段限速值的修正系数为：
[0009][0010]其中f为能见度和路面摩擦系数的修正系数；V
设
为设计车速；α为路面摩擦系数，根据不同天气条件路面状况进行选值；S为能见度；i为隧道坡度；
[0011]考虑能见度和路面摩擦系数因素后得到的雨雾条件下长隧道群交通流模型为：
[0012][0013]其中，ρ
c
(f)为受雨雾天气影响的元胞临界密度；ω
f
为受雨雾天气影响的反向交通波传播速度；V
free
(f)为受雨雾天气影响的自由流速度；
[0014]对所述雨雾条件下长隧道群交通流模型加入可变限速管控修正，建立雨雾气象环境影响下长隧道群可变限速模型为：
[0015][0016]其中，V
vsl,i
(t+1)为在雨雾环境可变限速控制下元胞i下一时刻速度。
[0017]可选地，所述目标函数为：
[0018][0019]其中，L
i
为每个区段的长度，ΔT为时间间隔，M为区段数，N为控制周期数量，α
TTT
和α
TTC
分别为总行程时间和总行程里程的量纲平衡系数。
[0020]可选地，所述隧道路段包括隧道入口接近段；针对人工驾驶车辆，所述隧道入口接近段的长度S1如下：
[0021][0022]其中，v0为车辆限速前的行驶速度，v1为隧道入口前限速值，t0为视认反应时间，t1为认读时间，t2为反应时间，α为减速度。
[0023]针对车路协同车辆，所述隧道入口接近段的长度S2如下：
[0024][0025]可选地，所述隧道路段包括隧道入口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道；
[0026]所述交通流信息包括车流量、车速、密度；所述气象信息包括降雨强度、能见度、雨量；所述路面状态信息包括水膜厚度。
[0027]本专利技术实施例提供一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统，所述系统包括：交通流监测装置、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、信息发布装置；所述交通流监测装置用于采集长隧道群的交通流信息；所述交通气象检测器用于采集长隧道群的气象信息；所述路面状态检测器用于采集长隧道群的路面状态信息；所述隧道边缘控制终端用于执行上述任一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法。
[0028]可选地，所述系统还包括车路协同智能路侧终端，所述隧道边缘控制终端用于将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至所述车路协同智能路侧终端以使所述车路协同智能路侧终端发送至车载终端。
[0029]可选地，所述系统还包括隧道智慧管控平台，所述隧道边缘控制终端与所述隧道智慧管控平台连接，用于接收所述隧道智慧管控平台发送的路网运行状态预测、区域路径诱导信息。
[0030]可选地，所述隧道智慧管控平台与所述信息发布装置连接，用于向所述信息发布装置发送交通事件提示、动态限速、车道封闭信息。
[0031]本专利技术实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统，采用的长隧道群可变限速交通流模型考虑了雨雾等环境对交通流的影响，利用能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订以及加入了可变限速控制，基于该模型可以生成长隧道群不同区段的可变限速值，通过车载终端或信息发布装置传递给车辆，实现了长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效地通过长隧道群路段。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法的示意性流程图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的长隧道群限速区段示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统的结构示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统顶层数据流示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例提供的长大隧道群全链条协同动态车速管控设施布设示意图。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法，其特征在于，所述长隧道群的限速路段包括隧道出入口段以及隧道群连接段；所述方法包括：获取所述长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；将所述交通流信息、所述气象信息及所述路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出所述隧道群不同区段的可变限速值；所述长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长隧道群可变限速交通流模型的目标函数包括总行程时间和总行程里程，期望达到较小的总行程时间与较大的总行程里程；所述长隧道群可变限速交通流模型的约束条件包括以下至少一项：在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化小于等于第一阈值；在同一路段内，相邻周期限速值变化小于等于第二阈值；所述可变限速值的取值小于高速公路隧道最高固定限速值；在可变限速协调性约束条件下通过粒子群优化算法对最佳限速值进行求解。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过元胞传输模型速度
‑
密度的三角函数模型，得到元胞i在时间间隔内的速度为：通过经典AASHTO模型，得到能见度和路面摩擦系数对长隧道出入口区段限速值的修正系数为：其中f为能见度和路面摩擦系数的修正系数；V
设
为设计车速；α为路面摩擦系数，根据不同天气条件路面状况进行选值；S为能见度；i为隧道坡度；考虑能见度和路面摩擦系数因素后得到的雨雾条件下长隧道群交通流模型为：其中，ρ
c
(f)为受雨雾天气影响的元胞临界密度；ω
f
为受雨雾天气影响的反向交通波传播速度；V
free
(f)为受雨雾天气影响的自由流速度；对所述雨雾条件下长隧道群交通流模型加入可变限速管控修正，建立雨雾气象环境影响下长隧道群可变限速模型为：
其中，V
vsl,i
(t+1)为在雨雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玲，宋向辉，衣倩，贺瑞华，杨凤满，刘楠，刘宏本，高欢，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：