CN102610114A - 一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法 - Google Patents

一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法 Download PDF

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Abstract

为了克服现有信息显示牌信息难以对高速公路的交通流密度、行车速度进行有效控制的问题，本发明提供了一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法，该方法根据宏观交通流离散模型定义路段条件可控性判别式，调整匝道出、入口车辆控制方案，信息显示牌指示车辆行驶速度改变路段条件可控性判别式中的和等价速度，使得在实际路段交通状况情况下、路段条件可控性判别式预测得到的密度、速度满足要求密度和速度限定条件，信息显示牌信息显示匝道出、入口车辆控制方案和要求的车辆行驶速度。

Description

一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法
技术领域
本发明涉及道路交通信息显示牌设置方法，特别涉及一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法。
背景技术
交通对国民经济的发展极其重要，一直作为国家的重点建设内容。近年来，我国高速公路、铁路、水运、城市交通和民航事业都得到突飞猛进的发展，初步形成了铁路、公路、水运、空运和管道等五种运输方式组成的初具规模的运输网络框架。铺设了许多高等级和高速公路，初步构成了由国道、高等级公路、地方公路等不同级别的公路组成的辐射全国的公路网。与此同时，城市道路建设也有了较大地发展，城市干道的建设、交通管理设备的更新、增加，使城市交通条件有所改善。然而，近年来各种交通工具的数量大大增加，现在的设施、道路、特别是交通管理系统已经很难适应这种发展速度，交通拥堵已经成为人们普遍关注的问题。
为了有效疏导交通、提高高速公路的使用效率，常常使用信息显示牌作为交通信息发布和控制的手段；通常，信息显示牌及可变限速标志作为智能交通系统的重要信息发布，由监控中心计算机通过通讯网络实行远程控制、传送并显示各种图文信息、向司机及时发布不同路段的不同路面情况及各类交通信息、进行交通法规，交通知识的宣传、达到减少高速公路重现性阻塞、减少高速公路非重现性事故的影响，提高行车安全；如文献“海依拉提·巴拉提，高速公路信息显示牌设置技术探讨，大陆桥视野，2010年10月，139-140”所述，信息显示牌系统的设置机理为：(1) 检测器信息收集和处理系统、(2) 信息显示牌信息提供、(3) 通信系统、(4) 中央控制系统；信息显示牌的设置应从整个交通导行系统建设的角度出发，充分考虑导行与控制的关联，结合考虑地面道路与高架道路的综合效益，制定整体性、合理性、高效性的导行方案；信息显示牌依据设置的地点和目的的不同而采用不同的形式；一种是安装在主线上，进行主线诱导和出口诱导，以字符形式显示前方路段的交通状况如畅通、拥挤、延误等，从而使驾驶员可以转向地面道路，避开拥挤区；另一种安装在匝道入口附近，把匝道入口处的排队长度及拥挤预测情况报告给驾驶员，也可把邻近主线上的交通情况显示给匝道入口上的驾驶员，从而为他们提供合理地诱导；这些方案，将高速道路入口诱导、道路主线诱导、道路出口诱导仅仅按照信息需求划分开，没有有机相结合，特别是信息显示牌的显示信息没有按照宏观交通模型预测输出自动设定，难以对高速公路的交通流密度、行车速度进行有效控制。
发明内容
为了克服现有信息显示牌信息难以对高速公路的交通流密度、行车速度进行有效控制的问题，本发明提供了一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法，该方法根据宏观交通流离散模型定义路段条件可控性判别式，调整匝道出、入口车辆控制方案，信息显示牌指示车辆行驶速度改变路段条件可控性判别式中的和等价速度，使得在实际路段交通状况情况下、路段条件可控性判别式预测得到的密度、速度满足要求密度和速度限定条件，信息显示牌信息显示匝道出、入口车辆控制方案和要求的车辆行驶速度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法，其特征是包括以下步骤：
1、定义公路条件可控性判别式为：
Figure 929191DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 357243DEST_PATH_IMAGE002
Figure 923354DEST_PATH_IMAGE004
Figure 956513DEST_PATH_IMAGE006
Figure 317087DEST_PATH_IMAGE007
Figure 704206DEST_PATH_IMAGE008
 
Figure 2012100597827100002DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 610232DEST_PATH_IMAGE010
为采样周期， 
Figure 500828DEST_PATH_IMAGE011
为指定公路路段标号， 为该指定公路划分的路段总数，
Figure 700526DEST_PATH_IMAGE013
为第个路段在
Figure 288295DEST_PATH_IMAGE014
时刻的平均密度，
Figure 256251DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 352383DEST_PATH_IMAGE011
个路段在
Figure 857795DEST_PATH_IMAGE014
时刻的平均速度，
Figure 722983DEST_PATH_IMAGE016
为在
Figure 413506DEST_PATH_IMAGE014
时刻从匝道入口进入第
Figure 996934DEST_PATH_IMAGE011
个路段的流量，
Figure 246650DEST_PATH_IMAGE017
为在
Figure 963415DEST_PATH_IMAGE014
时刻从匝道出口流出第个路段的流量，
Figure 343898DEST_PATH_IMAGE018
为第
Figure 925533DEST_PATH_IMAGE011
个路段长度，V e 为等价速度，
Figure 765313DEST_PATH_IMAGE019
，， 
Figure 269905DEST_PATH_IMAGE021
为自由流速度，
Figure 127003DEST_PATH_IMAGE022
为第
Figure 821289DEST_PATH_IMAGE011
个路段有信息显示牌指示速度对等价速度的影响，
Figure 915325DEST_PATH_IMAGE023
为单个车道的最大可能密度，
Figure 960641DEST_PATH_IMAGE024
为权系数，
Figure 355850DEST_PATH_IMAGE025
是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；全申请书符号相同； 
2、调整匝道出、入口车辆控制方案，信息显示牌指示车辆行驶速度改变路段条件可控性判别式中的和等价速度，使得在实际路段交通状况情况下、路段条件可控性判别式预测得到的密度、速度满足条件
Figure 698451DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 786493DEST_PATH_IMAGE027
的输入矩阵有解时，信息显示牌信息显示匝道出、入口车辆控制方案和要求的车辆行驶速度；其中：
Figure 53526DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 656022DEST_PATH_IMAGE029
为给定的小于1的正数；如果某路段状态不可控，则该路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：
Figure 59321DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 318264DEST_PATH_IMAGE031
否则要加装交通信息显示牌以调节平均速度。
本发明的有益效果是：将匝道出、入口车辆控制方案和道路上信息显示牌指示相结合，根据宏观交通模型和可控性判别式进行道路流量控制方案选择和自动设定，实现对高速公路的交通流密度、行车速度进行有效控制。
下面结合实施例对本发明作详细说明。
具体实施方式
1、定义公路条件可控性判别式为：
Figure 866401DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 603413DEST_PATH_IMAGE002
Figure 126799DEST_PATH_IMAGE032
Figure 108309DEST_PATH_IMAGE034
Figure 84355DEST_PATH_IMAGE007
Figure 625058DEST_PATH_IMAGE008
 
Figure 20DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 335187DEST_PATH_IMAGE010
为采样周期， 
Figure 64108DEST_PATH_IMAGE011
为指定公路路段标号， 
Figure 671151DEST_PATH_IMAGE012
为该指定公路划分的路段总数，
Figure 169129DEST_PATH_IMAGE013
为第
Figure 675197DEST_PATH_IMAGE011
个路段在
Figure 622905DEST_PATH_IMAGE014
时刻的平均密度，
Figure 505411DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 857895DEST_PATH_IMAGE035
个路段在时刻的平均速度，
Figure 87102DEST_PATH_IMAGE016
为在
Figure 507719DEST_PATH_IMAGE014
时刻从匝道入口进入第
Figure 774096DEST_PATH_IMAGE011
个路段的流量，
Figure 621967DEST_PATH_IMAGE017
为在
Figure 547197DEST_PATH_IMAGE014
时刻从匝道出口流出第
Figure 175100DEST_PATH_IMAGE011
个路段的流量，
Figure 502176DEST_PATH_IMAGE018
为第
Figure 786527DEST_PATH_IMAGE011
个路段长度，V e 为等价速度，
Figure 992862DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 755282DEST_PATH_IMAGE020
， 
Figure 936864DEST_PATH_IMAGE021
为自由流速度，
Figure 943783DEST_PATH_IMAGE022
为第
Figure 843606DEST_PATH_IMAGE011
个路段有信息显示牌指示速度对等价速度的影响，
Figure 409716DEST_PATH_IMAGE023
为单个车道的最大可能密度，
Figure 177296DEST_PATH_IMAGE024
为权系数，
Figure 803450DEST_PATH_IMAGE025
是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通； 
如果 
Figure 190569DEST_PATH_IMAGE036
，
其中：
，
Figure 979195DEST_PATH_IMAGE039
，
 
可以通过调整匝道出、入口车辆控制方案对公路全部进行流量控制；
2、调整匝道出、入口车辆控制方案，信息显示牌指示车辆行驶速度改变路段条件可控性判别式中的和等价速度，使得在实际路段交通状况情况下、路段条件可控性判别式预测得到的密度、速度满足条件
Figure 537032DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 504988DEST_PATH_IMAGE042
的输入矩阵有解时，信息显示牌信息显示匝道出、入口车辆控制方案和要求的车辆行驶速度；如果某路段状态不可控，则该路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 4715DEST_PATH_IMAGE044
否则要加装交通信息显示牌以调节平均速度。

Claims (1)

1.一种基于离散模型的公路信息显示牌的设置方法，其特征是包括以下步骤：
1） 定义公路条件可控性判别式为：
Figure 143383DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 60524DEST_PATH_IMAGE002
Figure 306173DEST_PATH_IMAGE004
Figure 701382DEST_PATH_IMAGE005
Figure 778404DEST_PATH_IMAGE006
Figure 600866DEST_PATH_IMAGE007
 
Figure 867899DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 2012100597827100001DEST_PATH_IMAGE009
为采样周期， 
Figure 477841DEST_PATH_IMAGE010
为指定公路路段标号， 
Figure 146720DEST_PATH_IMAGE011
为该指定公路划分的路段总数，
Figure 340416DEST_PATH_IMAGE012
为第
Figure 94745DEST_PATH_IMAGE010
个路段在
Figure 831757DEST_PATH_IMAGE013
时刻的平均密度，
Figure 696421DEST_PATH_IMAGE014
为第个路段在
Figure 367890DEST_PATH_IMAGE013
时刻的平均速度，
Figure 92614DEST_PATH_IMAGE015
为在
Figure 736085DEST_PATH_IMAGE013
时刻从匝道入口进入第
Figure 71252DEST_PATH_IMAGE010
个路段的流量，
Figure 289522DEST_PATH_IMAGE016
为在
Figure 368337DEST_PATH_IMAGE013
时刻从匝道出口流出第个路段的流量，
Figure 900611DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 851249DEST_PATH_IMAGE010
个路段长度，V e 为等价速度，，
Figure 552150DEST_PATH_IMAGE019
， 
Figure 494699DEST_PATH_IMAGE020
为自由流速度，
Figure 195283DEST_PATH_IMAGE021
为第
Figure 615900DEST_PATH_IMAGE010
个路段有信息显示牌指示速度对等价速度的影响，
Figure 88469DEST_PATH_IMAGE022
为单个车道的最大可能密度，
Figure 706710DEST_PATH_IMAGE023
为权系数，是反映特定参数及可以调整的修正系数，使整个模型更符合实际交通；全申请书符号相同； 
2） 调整匝道出、入口车辆控制方案，信息显示牌指示车辆行驶速度改变路段条件可控性判别式中的和等价速度，使得在实际路段交通状况情况下、路段条件可控性判别式预测得到的密度、速度满足条件
Figure 856249DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 118078DEST_PATH_IMAGE026
的输入矩阵有解时，信息显示牌信息显示匝道出、入口车辆控制方案和要求的车辆行驶速度；其中：
Figure 402429DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 814956DEST_PATH_IMAGE028
为给定的小于1的正数；如果某路段状态不可控，则该路段的密度、速度必须长期满足道路基本畅通条件：
Figure 184233DEST_PATH_IMAGE029
、
Figure 365816DEST_PATH_IMAGE030
否则要加装交通信息显示牌以调节平均速度。
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