一种高速公路优化控制方法，包括以下步骤：1)把一段高速路分成N个区间，每个区间包含一个入口匝道和一个出口匝道，选取时空离散交通流模型来对高速公路区间进行表述；2)各匝道的调节率通过设定以总的服务流量最大及入口匝道车辆平均等待时间最小的高速公路多匝道联合控制优化目标确定；3)蚁群算法对所述高速公路多匝道联合控制优化模型进行求解；4)通过步骤3)获得每个路段区间入口匝道最优调解率，根据计算结果对各个路段区间入口匝道进行车流量调节。本发明专利技术简化控制算法、计算速度快、优化控制效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交通控制信息处理、计算机应用领域，尤其涉及的是，。
技术介绍
高速公路是城间交通的主动脉，是供汽车连续快速行驶的专用道路，为大容量、长距离、快速交通服务。然而，随着机动车数量的激增，高峰期间高速公路车流密度越来越大， 交通拥堵逐渐加剧。高峰时间，一些路段的通行时速低于40公里/小时。为提高高速公路的交通运行效率，缓解或者避免交通拥挤，常采用入口匝道控制方法对汇入高速公路的车辆进行调节。但是，随着高速公路整体运行效率的提高，只对单个的入口匝道进行调节已不能满足这一需求，因此，需要采用多匝道联合控制措施。目前，国内及国外一些学者多基于模糊逻辑、BP神经网络、免疫算法和自适应的迭代控制等算法对多个匝道进行协调优化控制，但是优化过程较为复杂，且较少考虑入口匝道排队问题。因此，现有的技术在针对高速公路的入口匝道车流优化控制方面存在着缺陷，需要改进。
技术实现思路
为了克服已有的高速公路优化控制模型与控制方法过于复杂，使得计算速度慢、 控制效果较差的不足的问题，本专利技术提供一种简化控制算法、计算速度快、优化控制效果的高速公路优化控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，所述控制方法包括以下步骤1)把一段高速路分成N个区间，每个区间包含一个入口匝道和一个出口匝道，选取时空离散交通流模型来对高速公路区间进行表述，所述时空离散交通流模型描述如式 (1)-(4)所示权利要求1. ，其特征在于所述控制方法包括以下步骤1)把一段高速路分成N个区间，每个区间包含一个入口匝道和一个出口匝道，选取时空离散交通流模型来对高速公路区间进行表述，所述时空离散交通流模型描述如式 (1)-(4)所示2.如权利要求1所述的，其特征在于所述步骤3)中，求解过程如下·3.1)设系统中有M只蚂蚁，将解的分量看成H个顶点，第i个顶点代表第i个分量，所述第i个分量即是第i个入口匝道调节率，在第i个顶点到第i+Ι个顶点之间有h条连线， 代表第i个分量的取值在h个不同的子区间；·3.2)记其中第j条连线上在t时刻的信息量为ω。.α)，每只蚂蚁从第1个顶点出发， 选择一条连线到达第2个顶点，再从第2个顶点出发，依此类推蚂蚁到达第m-1个顶点后， 在I^1条连线中选取一条连线到达终点；·3.3)每个蚂蚁所走过的一条路径代表一种解方案，指出了每一个分量所在的子区间， 解具体值的确定根据求解精度要求，设定合适区间长度，取各个子区间的中间值作为解的相应分量；·3.4)在M只蚂蚁得到M个解后，利用函数maxF = frf2作为评估解优劣的适应度函数， 然后根据适应度函数值更新各条边上的信息量；·3.5)重复步骤3. 1)-3. 4)迭代过程，直至达到最大迭代次数。全文摘要，包括以下步骤1)把一段高速路分成N个区间，每个区间包含一个入口匝道和一个出口匝道，选取时空离散交通流模型来对高速公路区间进行表述；2)各匝道的调节率通过设定以总的服务流量最大及入口匝道车辆平均等待时间最小的高速公路多匝道联合控制优化目标确定；3)蚁群算法对所述高速公路多匝道联合控制优化模型进行求解；4)通过步骤3)获得每个路段区间入口匝道最优调解率，根据计算结果对各个路段区间入口匝道进行车流量调节。本专利技术简化控制算法、计算速度快、优化控制效果。文档编号G08G1/065GK102360522SQ201110296899公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日专利技术者张乐飞, 张秀华, 朱炯, 杨洁, 赵俊波, 郭海锋 申请人:浙江交通职业技术学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高速公路优化控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：１）把一段高速路分成Ｎ个区间，每个区间包含一个入口匝道和一个出口匝道，选取时空离散交通流模型来对高速公路区间进行表述，所述时空离散交通流模型描述如式（１）－（４）所示：＊＊＊ｑｉ（ｎ）＝αρｉ（ｎ）ｖｉ（ｎ）＋（１－α）［ρｉ＋１（ｎ）ｖｉ＋１（ｎ）－ｒｉ＋１（ｎ）］－ｓｉ（ｎ） （２）＊＊＊其中：Ｔ表示采样周期（小时），ｉ＝｛１，２，．．．Ｎ｝表示第ｉ个高速公路区间，Ｎ表示区间总数，ρｉ（ｎ）表示区间ｉ在第ｎ时刻的平均密度，单位ｖｅｈ／ｌａｎｅ／ｋｍ，ｖｉ（ｎ）表示区间ｉ在第ｎ时刻的平均速度，单位ｋｍ／ｈ，ｑｉ（ｎ）表示时间ｎ第ｉ＋１路段驶入的车辆数，单位ｖｅｈ／ｈ，ｒｉ（ｎ）表示区间ｉ在ｎ时刻从入口匝道进入路段ｉ的流量，单位ｖｅｈ／ｈ，ｓｉ（ｎ）表示区间ｉ在ｎ时刻从出口匝道流出路段ｉ的流量，单位ｖｅｈ／ｈ，Ｌｉ表示区间ｉ的长度，单位ｋｍ，ｖｆｒｅｅ和ρｊａｍ分别是自由流速度和单个车道的最大可能密度，α为加权系数，τ，ｖ，λ，ｌ，ｍ是常参数；将入口匝道车辆排队长度根据时间变化进行量化，排队长度ｐｉ（ｎ）的变化量化为下式：ｐｉ（ｎ＋１）＝ｐｉ（ｎ）＋Ｔ［ｄｉ（ｎ）－ｒｉ（ｎ）］ （５）对于被分成Ｎ个区间的一段高速公路，车道数确定，设定在每个采样周期流入区间１的交通流量为ｑ０（ｎ），则进入区间１的车辆平均速度等于区间１的平均速度，并且区间Ｎ＋１的平均速度和密度分别等于区间Ｎ的平均速度和密度，即有：＊＊＊ｖ０＝ｖ１［ｎ］ρＮ＋１（ｎ）＝ρＮ（ｎ），ｖＮ＋１（ｎ）＝ｖＮ（ｎ） （６）对于车流量来说，当ｉ＝１时，式（２）依旧成立，ｉ＝Ｎ时有：ｑＮ（ｎ）＝αρＮ（ｎ）ｖＮ（ｎ） （７）其中，ｄｉ（ｎ）表示入口匝道ｉ的到达流量；２）各匝道的调节率通过设定以总的服务流量最大及入口匝道车辆平均等待时间最小的高速公路多匝道联合控制优化目标确定，具体步骤为：设在ｔ时刻，已知区间ｉ长度为Ｌｉ，区间ｉ的平均密度和速度分别为ρｉ（ｔ）和ｖｉ（ｔ），则在［ｔ１，ｔ２］时间段内区间ｉ内服务流量为：分成Ｎ个区间的高速公路总服务流量为：＊＊＊设第ｉ个入口匝道的交通需求为ｄｉ（ｔ），可汇入流量为ｒｉ（ｔ），且ｄｉ（ｔ）≥ｒｉ（ｔ），则在［ｔ１，ｔ２］时间段内入口匝道平均等待时间为：其中Ｈ为入口匝道的个数；建立如下优化目标模型：＊＊＊ｓ．ｔ．ｒｉｍｉｎ≤ｒｉ（ｎ）≤ｄｉ（ｎ）其中式（８）表示在［ｔ１，ｔ２］时间内Ｎ段高速公路所有车辆行驶的总距离为最大，即各路段流量接近最大通行能力；式（９）表示在［ｔ１，ｔ２］时间内入口匝道平均等待时间最小，约束条件中ｒｉｍｉｎ为第ｉ个入口匝道规定最小匝道调节率的值；３）蚁群算法对所述高速公路多匝道联合控制优化模型进行求解，解空间的维数等于入口匝道的个数，每个路段区间入口匝道调解率的约束条件为：ｒｉｍｉｎ≤ｒｉ≤ｄｉ（ｎ），ｉ＝１，２，３．．．．Ｈ．其中：ｒｉ为第ｉ匝道的调节率，ｒｉｍｉｎ为第ｉ入口匝道规定的最小匝道调节率，ｄｉ（ｎ）为第ｉ入口匝道ｎ时刻交通需求量，Ｈ为入口匝道个数，通过把解空间的第ｉ维分量分成ｋｉ个子区间，其中第ｊ个子区间为［ｒｉｍｉｎ＋（ｊ－１）·ｌｅｎｇｔｈ，ｍｉｎ（ｄｉ（ｎ），ｒｉｍｉｎ＋ｊ·ｌｅｎｇｔｈ）］，ｌｅｎｇｔｈ为设定的长度；４）根据步骤３）获得每个路段区间入口匝道最优调解率，根据计算结果对各个路段区间入口匝道进行车流量调节。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张乐飞，朱炯，杨洁，郭海锋，赵俊波，张秀华，
申请(专利权)人：浙江交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：86
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