CN106981197B - 多级路网交通速度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种多级路网交通速度控制方法，包括如下步骤：对需要管理的目标路网按照设计速度进行路段划分；获取目标路段x_i的设计速度v_i以及交通流量q_i；构建交通效能函数并交通效能函数求解交通效能为最大值时所对应的车辆最佳速度，将速度v控制在车辆最佳速度范围内；能够有效兼顾通行速度以及通行效率，从而确定出最佳的车辆行驶速度并进行相应的控制，从而保证多级路网中各路段均处于最佳通行效率范围内，利于城市道路的交通状况的改善。

Description

多级路网交通速度控制方法

技术领域

本发明涉及交通控制领域，尤其涉及一种多级路网交通速度控制方法。

背景技术

随着社会的发展，公路交通发挥着极为重要的作用，但是，现代社会中，汽车的数量也在逐渐增加，这就使得公路路网承受着极大的压力，甚至造成拥堵，并且汽车的拥堵也成为了现代社会中的一个世界性难题。

现有技术中，对于公路交通的压力缓解一般采取如下手段：第一方面，采用增加路网的方式，即新建道路，这种方式成本高，实时难度大，而且并不能有效地解决城市拥堵的问题，第二方面，通过交通管控的方式进行，这也是目前主要的手段，但是，现有技术中的控制方法中，难以实现通行效率以及通行速度的兼顾，难以实现路网交通的有效协调。

因此，为了解决上述问题，亟需提出一种新的控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多级路网交通速度控制方法，能够有效兼顾通行速度以及通行效率，从而确定出最佳的车辆行驶速度并进行相应的控制，利于城市道路的交通状况的改善。

本发明提供的一种多级路网交通速度控制方法，包括如下步骤：

S1.对需要管理的目标路网按照设计速度进行路段划分，构建目标路网的集合X，其中，X＝(x₁，x₂，…，x_i，…，x_n)，i＝1,2，…，n；

S2.获取目标路段x_i的设计速度v_i以及交通流量q_i；

S3.构建交通效能函数并根据交通效能函数求解交通效能为最大值时所对应的车辆最佳速度，将速度v控制在车辆最佳速度范围内，其中，α>0，β^*>0，k为交通密度，v为目标路段的平均车速，α、β由交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重。

进一步，步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第一模型：

将该模型对v进行求导得：

并令此时交通效能最大，可得目标路段的最佳平均车速其中，v_f为自由流速度，k_m为目标路段最大流量时的密度，k_j为阻塞密度。

进一步，步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第二模型：

将改模型对v进行求导得：

并令此时交通效能值为最大，并且可得最佳平均速度：

进一步，车辆在目标路段的平均车速的控制范围为

进一步，交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重根据如下方法确定：

如当前目标路段关注度为车辆速度对交通效能的贡献时，则取β>α；

如当前目标路段关注度为交通量对交通效能的贡献时，则取α>β。

本发明的有益效果：通过本发明，能够有效兼顾通行速度以及通行效率，从而确定出最佳的车辆行驶速度并进行相应的控制，从而保证多级路网中各路段均处于最佳通行效率范围内，利于城市道路的交通状况的改善。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

图1为本发明的流程图，如图所示，本发明提供的一种多级路网交通速度控制方法，包括如下步骤：

S1.对需要管理的目标路网按照设计速度进行路段划分，构建目标路网的集合X，其中，X＝(x₁，x₂，…，x_i，…，x_n)，i＝1,2，…，n；

S2.获取目标路段x_i的设计速度v_i以及交通流量q_i；

S3.构建交通效能函数并根据交通效能函数求解交通效能为最大值时所对应的车辆最佳速度，将速度v控制在车辆最佳速度范围内，其中，α>0,β>0，β^*＝α+β，k为交通密度，根据目标路段的交通流量和路段的长度确定，单位为辆/km，v为目标路段的平均车速，α、β由交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重，在交通流中，平均车速的权重大，那么交通密度的权重会减小，如果平均车速的权重变小，那么交通密度的权重增大，通过本发明的方法，能够有效兼顾通行速度以及通行效率，从而确定出最佳的车辆行驶速度并进行相应的控制，利于城市道路的交通状况的改善。

本实施例中，步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第一模型：

将该模型对v进行求导得：

并令此时交通效能最大，可得目标路段的最佳平均车速其中，v_f为自由流速度，即不同路网等级下的设计速度，k_m为目标路段最大流量时的密度，k_j为阻塞密度。

步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第二模型：

将改模型对v进行求导得：

并令此时交通效能值为最大，并且可得最佳平均速度：

车辆在目标路段的平均车速的控制范围为

本实施例中，交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重根据如下方法确定：

如当前目标路段关注度为车辆速度对交通效能的贡献时，则取β>α；如当前目标路段关注度为交通量对交通效能的贡献时，则取α>β。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种多级路网交通速度控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.对需要管理的目标路网按照设计速度进行路段划分，构建目标路网的集合X，其中，X＝(x₁，x₂，…，x_i，…，x_n)，i＝1,2，…，n；

S2.获取目标路段x_i的设计速度v_i以及交通流量q_i；

S3.构建交通效能函数并根据交通效能函数求解交通效能为最大值时所对应的车辆最佳速度，将速度v控制在车辆最佳速度范围内，其中，α>0，β^*>0，k为交通密度，v为目标路段的平均车速，α、β分别为交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重。

2.根据权利要求1所述多级路网交通速度控制方法，其特征在于：步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第一模型：

将该模型对v进行求导得：

并令此时交通效能最大，可得目标路段的最佳平均车速其中，v_f为自由流速度，k_j为阻塞密度。

3.根据权利要求2所述多级路网交通速度控制方法，其特征在于：步骤S3中，根据交通效能函数，构建交通效能函数的最大值求解模型：

第二模型：

将该模型对v进行求导得：

并令此时交通效能值为最大，并且可得最佳平均速度：k_m为目标路段最大流量时的密度。

4.根据权利要求3所述多级路网交通速度控制方法，其特征在于：车辆在目标路段的平均车速的控制范围为

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述多级路网交通速度控制方法，其特征在于：交通密度k与区间平均车速v在交通流中所占的权重根据如下方法确定：

如当前目标路段关注度为车辆速度对交通效能的贡献时，则取β>α；

如当前目标路段关注度为交通量对交通效能的贡献时，则取α>β。