【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能交通领域，涉及一种高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法。
技术介绍
1、高速公路硬路肩开放允许通行车型、运行管理方式及控制策略的科学合理制定，对道路通行能力的提升作用显著，然而目前并没有相关技术给出相应设置方法。当前通常采用开放两个相邻互通之间的硬路肩，因此开放后硬路肩的小型车和左侧相邻车道的大型车交织冲突将产生安全隐患，且硬路肩长距离全线开放，如果车辆在高速公路上发生故障等安全事故临时占用硬路肩，将对后续驶入硬路肩的车辆产生安全风险。
2、因此，关注互通出口及上游一定距离路段硬路肩开放是非常有必要的，但已有技术无法确定硬路肩开放长度，特别是高速公路改扩建期，硬路肩开放长度确定对硬路肩保通路段的确定尤为重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，克服硬路肩开放路段不合理、硬路肩开放长度不合适、窄硬路肩上允许通行大型车存在行车风险、硬路肩开放运行管理方式及控制策略不清晰等问题，减少车辆在高速公路改扩建期间互通分流区相互交织，提升分流区交通运行安全水平，实现交通流量激增下高速公路改扩建互通区的智慧扩容和精细化管控。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，考虑到高速公路改扩建期间，两侧拼宽、新老拼接等阶段均会占用硬路肩，导致硬路肩无法使用，对高速公路主线行车造成极大影响，特别是高速公路分流区
4、该方法具体包括以下步骤：
5、s1：在高速公路改扩建互通区域及上游路段lmax范围内设置多组数据采集设备，用于获取数据采集设备布设位置主线及匝道的车道级交通流数据；
6、上游路段lmax范围内每隔l＝100m～500m配套设置一组数据采集设备及硬路肩控制外侧设施；匝道及分匝道i和分匝道ii处各设置一组数据采集设备；
7、s2：采用交通仿真平台模拟高速公路改扩建互通区域及上游路段交通运行状态，收集排队长度、密度、速度和行程时间等评价指标，对比硬路肩开放前后交通运行状况，确定高速公路改扩建硬路肩开放长度；
8、s3：输入硬路肩开放可使用宽度和车辆平均行驶速度，利用高速公路改扩建硬路肩开放允许通行车型确定方法，输出可允许通行车型及相应限速值；
9、s4：输入主线及匝道车道级交通流数据，利用高速公路改扩建硬路肩开放控制算法，输出硬路肩开放控制策略及运行管理方式；
10、s5：将步骤s4输出的结果输入硬路肩控制外侧设施，执行硬路肩开放控制策略。
11、进一步，步骤s2中，所述确定高速公路改扩建硬路肩开放长度具体包括以下步骤：
12、s21：利用实测交通流数据及高速公路线形数据校正交通仿真平台参数，采用交通仿真平台模拟真实的高速公路改扩建互通区域及上游路段交通运行状态；
13、s22：将硬路肩开放长度按照0m、l1＝l、l2＝2l、...、ln＝nl、...、ln＝nl进行设置，在交通仿真平台中分别模拟不同硬路肩开放长度下交通运行状态，并收集排队长度、密度、速度和行程时间等评价指标；
14、s23：综合评估各评价指标，对比硬路肩开放长度为l1、l2、...、ln、...、ln与硬路肩未开放的交通运行状况，选取交通拥堵得到缓解的最小硬路肩开放长度ln，作为实时的高速公路改扩建硬路肩开放长度；
15、高速公路改扩建硬路肩开放最大长度，即lmax通过如下方法确定：在步骤s21中输入高速公路改扩建期间不同时段的所有交通流数据，从而在步骤s23中得到不同时段的最小硬路肩开放长度，选取其中的最大值即为硬路肩开放最大长度lmax；
16、将高速公路改扩建期间占用硬路肩情况分为两种：占用硬路肩施工区i和未占用硬路肩施工区ii；占用硬路肩施工区i即硬路肩不可供车辆使用；未占用硬路肩施工区ii即硬路肩可供车辆使用；未占用硬路肩施工区ii的长度不小于lmax。
17、进一步，步骤s3中，所述高速公路改扩建硬路肩开放允许通行车型确定方法具体包括以下步骤：
18、s31：输入不同车型行驶速度和车辆宽度，采用车辆横向安全距离模型计算，得到不同硬路肩宽度不同速度取值范围内硬路肩可允许通行车型；
19、s32：利用数据采集设备获取改扩建施工过程中施工区ii的硬路肩宽度，确定硬路肩开放可使用宽度；
20、s33：利用数据采集设备获取拟开放硬路肩区域主线车道车辆平均行驶速度，结合硬路肩开放可使用宽度，由表1确定允许通行车型及相应限速值。
21、进一步，步骤s4中，所述输出硬路肩开放控制策略及运行管理方式具体包括以下步骤：
22、s41：输入数据采集设备获取的主线及匝道车道级交通流数据，包括主线车道及转入不同分匝道的不同车型流量、密度和速度等数据；
23、s42：判断互通区车辆平均行驶速度是否不大于自由流速度乘以阈值系数，或者互通区车辆平均密度是否不小于堵塞密度乘以阈值系数，或者互通区车辆平均排队长度是否不小于一定值；若是，启用硬路肩动态开放；判断条件如下：
24、v≤μvvf
25、k≥μkk0
26、d≥d0
27、其中，v为互通区车辆平均行驶速度，km/h；vf为互通区车辆自由流速度，km/h；k为互通区车辆平均密度，pcu/km；k0为互通区车辆堵塞密度，pcu/km；d为互通区车辆排队长度，m；d0为互通区车辆排队长度阈值，m；μv、μk为阈值系数；
28、s43：采用硬路肩开放控制算法，确定硬路肩开放运行管理方式；
29、s44：检查高速公路改扩建硬路肩开放运行管理方式的选取结果是否满足硬路肩允许通行车型的要求；若不满足，将运行管理方式中放行车辆调整为允许通行车型；
30、输出高速公路改扩建硬路肩开放运行管理方式、硬路肩开放长度ln、硬路肩开放限速值等控制策略，互通区上游0m～ln允许硬路肩开放、互通区上游ln～lmax不允许硬路肩开放。
31、进一步，步骤s43中，硬路肩开放控制算法有2种：
32、控制算法1：
33、计算转入分匝道i中车型j的流量比值，公式为：
34、
35、其中，pij为转入分匝道i中车型j的流量比值；qij为转入分匝道i中车型j的流量，pcu/h；q为互通区上游路段总流量，pcu/h；m为高速公路主线车道数；i为分匝道编号，i∈{1，2}分别为分匝道i、分匝道ii；j为车型编号，j∈{1，2，3}分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述确定高速公路改扩建硬路肩开放长度具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述高速公路改扩建硬路肩开放允许通行车型确定方法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述输出硬路肩开放控制策略及运行管理方式具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤S43中，硬路肩开放控制算法有2种：
6.根据权利要求1或5所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤S4中，硬路肩开放运行管理方式，包括：非定向非定车型开放方式、非定向定车型开放方式、定向非定车型开放方式和定向定车型开放方式；
【技术特征摘要】
1.一种高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤s2中，所述确定高速公路改扩建硬路肩开放长度具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高速公路改扩建硬路肩开放长度确定及运行控制方法，其特征在于，步骤s3中，所述高速公路改扩建硬路肩开放允许通行车型确定方法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高速公路改扩建硬...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋浪，俞山川，谢耀华，马璐，王少飞，朱湧，李敏，骆中斌，江维维，陈晨，
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：
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