【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高速公路主动管控，具体涉及一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在节假日或通勤高峰时间段内，绕城高速出口处由于下高速车辆的换道行为，交通组织十分混乱，极易引发交通拥堵甚至交通事故，且收费站出口通道与入口通道数量配置固定，出口数量不足，大量下高速车辆无法及时驶出收费站，绕城高速出现“下不来”的现象。此外，绕城高速存在两相邻立交间距较小的场景，上一出入口处的拥堵会蔓延至下一出入口，导致大量上高速车辆无法从匝道及时汇入主线，绕城高速出现“上不去”的现象。
2、为了解决上述问题，目前国内外通常采用匝道信号控制与在接近高速出口匝道处进行换道信息诱导的方法。传统的匝道信号控制方法通过限制入口匝道车辆汇入主线，极易使车辆在入口匝道产生较长排队，甚至蔓延至收费站外，降低驾驶员选择绕城高速的意愿，大大增加城市交通压力；传统的换道诱导方法，往往在临近高速出口1-2km处发布换道信息，且部分驾驶员会选择在临近高速出口处才选择完成换道行为，使大量换道行为集中于该区间，交通组织极其混乱。因此，预期一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法、系统、设备及介质，解决绕城高速出入口普遍存在的“上不去”与“下不来”的问题，提升交通运行效率，缓解城市和绕城高速的交通压力。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一
4、采集车辆数据，并得到从收费站进出绕城高速的预测交通量；
5、基于车辆实时数据的车辆密度得到拥堵预测结果；
6、基于预测交通量和拥堵预测结果得到各类交通量在高速公路主线不同车道的动态分配结果，并将动态分配结果以换道诱导指令发送至交通体和/或路侧指引端；
7、基于动态分配结果与车辆数据对主线车道以及匝道进行信号协同控制。
8、进一步的，所述车辆数据均包括交通流的速度、位置和流量，若存在交通流排队情况，则需采集交通流排队长度信息；
9、所述流量包括过境交通量与入境交通量，所述过境交通量包括起讫点都位于城市外的交通量与起点在城市内，终点在城市外的交通量；所述入境交通量为终点在城市内的交通量。
10、进一步的，所述动态分配结果为：
11、基于交通数据得到的拥堵预测结果，将其分为中低入境交通量和高入境交通量的情况；
12、预设车道交通流密度阈值；
13、当为中低入境交通量的情况时，动态分配结果为过境交通流优先分配至最内侧车道，当检测到内侧车道交通流密度大于车道交通流密度阈值时，将剩余过境交通分配至中间车道；将在两个出口以外下高速的入境交通流分配至中间车道，当中间车道车辆密度大于车道交通流密度阈值时，将剩余交通流分配至外侧车道；将在两个出口以内下高速的入境交通流分配至外侧车道；
14、当为高入境交通量的情况时，动态分配结果为将在两个出口以内下高速入境交通流分配至应急车道与外侧车道，当预测到应急车道与外侧车道交通流密度大于车道交通流密度阈值，启用部分中间车道供溢出交通流使用，下高速时多条车道车辆采用拉链式通行规则交替通行；将过境交通流分配至内侧车道，在两个出口以外下高速入境交通流分配至剩余中间车道与内侧车道。
15、进一步的，将出入口上游路段划分为多个子区段，并分别实时预测每个子区段的拥堵风险，若存在拥堵风险，则将该子区段相邻下游的子区段内中低入境交通量情况下的动态分配结果转为高入境交通量情况下对应的动态分配结果；否则将将该子区段相邻下游的子区段内高入境交通量情况下的动态分配结果转为中低入境交通量情况下对应的动态分配结果。
16、进一步的，基于所述动态分配结果进行换道诱导的过程为：
17、将车道划分为多个子区段，并将换道中的相邻车辆的可穿越间隙分为：不对目标车道原有交通流造成较大扰动的第一类换道间隙与仅可保证交通安全的第二类换道间隙；
18、则换道诱导指令为：
19、
20、其中，第一类换道间隙数量为n1，第二类换道间隙数量为n2，a，b为换道间隙数量阈值，由当地交通历史数据与实际交通状况确定。
21、进一步的，对所述主线车道以及匝道进行信号协同控制，包括以下步骤：
22、预先设定两个判定条件：
23、条件一：入口匝道车辆排队长度p≤pmax，其中，pmax为可接受入口匝道最大排队长度；
24、条件二：出入口间车道排队车辆未蔓延至分流点；
25、在主线设置第一可视化禁行指令显示，在入口匝道前端设置第二可视化禁行指令显示；
26、若同时满足条件一和条件二时，则第一可视化禁行指令显示与第二可视化禁行指令显示均为通行；
27、若满足条件一但不满足条件二时，则第一可视化禁行指令显示通行，第二可视化禁行指令显示禁行；
28、若满足条件二但不满足条件一，且为中低入境交通量的情况时，第一可视化禁行指令显示中位于外侧车道的区域显示禁行，位于应急车道和中间车道的区域显示通行，外侧车道停车线引导显示禁行；第二可视化禁行指令显示显示禁行，位于合流点处的换道引导显示通行。
29、若满足条件二但不满足条件一，且为高入境交通量的情况时，第一可视化禁行指令显示禁行，相应车道停车线引导显示禁行；第二可视化禁行指令显示通行，位于合流点处的换道引导显示禁行。
30、进一步的，还包括动态车道分配与信号控制下匝道汇入车辆的引导方法，所述引导方法包括以下步骤：
31、采集车道分配信息和车道信号控制信息中关于各个车道的禁行和通行信息，并基于车道信息划分车道场景；
32、基于最低交通冲突和低换道次数为原则，融合各个车道的禁行和通行信息以及车道场景，对各个车道的车辆进行引导；
33、以及还包括高速公路收费站潮汐车道数量动态估计方法，所述动态估计方法包括以下步骤：
34、按照检测周期采集etc通道的交通量信息，以及通过etc/mtc混合通道的交通量信息，所述交通量信息包括上高速交通量信息与下高速交通量信息；
35、基于采集的上一检测周期的交通量信息，预测相邻下一检测周期的交通量信息；
36、以预测周期内最小上下高速车辆排队总时间为目标，建立动态调整收费站出入口数量配置模型；
37、基于动态调整收费站出入口数量配置模型得到潮汐车道数量动态估计。
38、一种车道动态分配及出入口协同控制系统，包括：
39、采集模块，用于采集从城市道路经收费站进入绕城高速的车辆历史数据与车辆实时数据，并得到从城市道路经收费站进入绕城高速的预测交通量；
40、预测模块，用于基于车辆实时数据的车辆密度得到拥堵预测结果；
41、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，所述车辆数据均包括交通流的速度、位置和流量，若存在交通流排队情况，则需采集交通流排队长度信息；
3.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，所述动态分配结果为：
4.根据权利要求3所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，将出入口上游路段划分为多个子区段，并分别实时预测每个子区段的拥堵风险，若存在拥堵风险，则将该子区段相邻下游的子区段内中低入境交通量情况下的动态分配结果转为高入境交通量情况下对应的动态分配结果；否则将将该子区段相邻下游的子区段内高入境交通量情况下的动态分配结果转为中低入境交通量情况下对应的动态分配结果。
5.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，基于所述动态分配结果进行换道诱导的过程为：
6.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其
7.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，还包括动态车道分配与信号控制下匝道汇入车辆的引导方法，所述引导方法包括以下步骤：
8.一种车道动态分配及出入口协同控制系统，其特征在于，基于权利要求1-7任一项一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，所述车辆数据均包括交通流的速度、位置和流量，若存在交通流排队情况，则需采集交通流排队长度信息；
3.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，所述动态分配结果为：
4.根据权利要求3所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，将出入口上游路段划分为多个子区段，并分别实时预测每个子区段的拥堵风险，若存在拥堵风险，则将该子区段相邻下游的子区段内中低入境交通量情况下的动态分配结果转为高入境交通量情况下对应的动态分配结果；否则将将该子区段相邻下游的子区段内高入境交通量情况下的动态分配结果转为中低入境交通量情况下对应的动态分配结果。
5.根据权利要求1所述一种绕城高速车道动态分配及出入口协同控制方法，其特征在于，基于所述动态分配结果进行换道诱导的过程为：
6.根据权利要求1所述一种绕...
【专利技术属性】
技术研发人员：于少伟，吕航，杨童，乔钰枝，郭进祥，骆峰轩，刘英宁，岳卓，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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