CN107248298A - 基于交通流状态的道路交通控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于交通流状态的道路交通控制方法，包括如下步骤：S1.建立交通效能的目标函数E：其中，Q为道路的交通量，V为道路的平均车速，K为道路的交通密度，α为交通量Q在交通效能中所占的权重，β0为平均车速V在交通量中所占的权重，能够根据道路交通的实际交通流状态作出准确的控制措施，有效确保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能够有效缓解道路拥堵，而且为路网中其他道路的协调控制提供准确的控制依据。
Description
技术领域
本发明涉及交通领域，尤其涉及一种基于交通流状态的道路交通控制方法。
背景技术
在现代社会中，随着汽车的普及越来越广泛，交通问题也日益凸显并变得越来越严重，因此，如何对交通实现有效的管控成为了交通领域中的技术热点以及技术难点。
现有技术中，对于交通的控制一般采用如下方式：第一种方式是在交通发生拥堵时或者即将拥堵时采用限制流量的方式，这是控制方式具有滞后性，也就是说当交通发生拥堵后或者即将拥堵的情况才做出相应的措施，此时被使用的道路已经到了严重饱和的情况，通行效率极为低下，另一种方式就是直接采用限速的方式，但是，这种控制方式并没有考虑到实际的交通状况，道路利用率低，甚至因为限速造成拥堵的状态。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的解决方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于交通流状态的道路交通控制方法，能够根据道路交通的实际交通流状态作出准确的控制措施，有效确保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能够有效缓解道路拥堵，而且为路网中其他道路的协调控制提供准确的控制依据。
本发明提供的一种基于交通流状态的道路交通控制方法，包括如下步骤：
S1.建立交通效能的目标函数E：
其中，Q为道路的交通量，V为道路的平均车速，K为道路的交通密度，α为交通量Q在交通效能中所占的权重，β0为平均车速V在交通量中所占的权重，且β＝α+β0；
S2.在交通效能最优时，确定交通流中交通量和平均车速之间的权重状态，并根据该权重状态作出相应的交通控制措施。
进一步，根据如下方法确定交通效能是否最优：
S201.建立道路的交通密度模型：其中，V为平均车速，Vf为自由流速度,Kj为阻塞密度；
S202.将交通密度模型代入到交通效能目标函数中：
S203.对交通效能目标函数对速度V进行微分：
且当时交通效能最优并且可得：
进一步，步骤S2中，根据如下方法确定交通量和平均车速的权重状态：
将β＝α+β0代入式(5)中得：
根据式(6)选取交通量和平均车速的权重并满足当前平均车速与自由流速度的比值。
进一步，步骤S2中，由交通量和平均车速的权重做出如下控制措施：
当且时，交通量与速度在交通效能模型中所占的权重相同；
当且时，速度在交通效能模型中所占权重大于交通量的权重，此时通过车辆的速度控制提高道路的交通效能和通行效率；
当且时，通量在交通效能模型中所占权重大于速度的权重，通过控制交通量提高交通效能以及通行效率；
其中，
本发明的有益效果：通过本发明，能够根据道路交通的实际交通流状态作出准确的控制措施，有效确保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能够有效缓解道路拥堵，而且为路网中其他道路的协调控制提供准确的控制依据。
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
本发明提供的一种基于交通流状态的道路交通控制方法，包括如下步骤：
S1.建立交通效能的目标函数E：
其中，Q为道路的交通量，V为道路的平均车速，K为道路的交通密度，α为交通量Q在交通效能中所占的权重，β0为平均车速V在交通量中所占的权重，且β＝α+β0；其中，α>0且β0>0；其中，交通效能参数包括道路的交通量、道路的平均速度V、道路的阻塞密度以及自由流速度；并且，交通量与平均车速具有如下关系：Q＝KV；
S2.在交通效能最优时，确定交通流中交通量和平均车速之间的权重状态，并根据该权重状态作出相应的交通控制措施，在本发明中，充分利用了交通效能、交通量和交通速度的权重，从而能够准确得出当前交通流的权重状态，进而能够根据道路交通的实际交通流状态作出准确的控制措施，有效确保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能够有效缓解道路拥堵，而且为路网中其他道路的协调控制提供准确的控制依据。
本实施例中，根据如下方法确定交通效能是否最优：
S201.建立道路的交通密度模型：其中，V为平均车速，Vf为自由流速度，即道路的设计速度,Kj为阻塞密度；
S202.将交通密度模型代入到交通效能目标函数中：
S203.对交通效能目标函数对速度V进行微分：
且当时交通效能最优并且可得：
本实施例中，步骤S2中，根据如下方法确定交通量和平均车速的权重状态：
将β＝α+β0代入式(5)中得：
根据式(6)选取交通量和平均车速的权重并满足当前平均车速与自由流速度的比值。
由交通量和平均车速的权重做出如下控制措施：
当且时，交通量与速度在交通效能模型中所占的权重相同，此时道路的交通效能最优，可以不进行任何控制；
当且时，速度在交通效能模型中所占权重大于交通量的权重，此时通过车辆的速度控制提高道路的交通效能和通行效率；
当且时，通量在交通效能模型中所占权重大于速度的权重，通过控制交通量提高交通效能以及通行效率；其中，通过上述的方法中，结合了交通流的交通量和交通流的权重状态以及交通效能是否最优实现交通控制，相比于传统的控制方法更具优越性，这是由于，在交通控制中不仅仅可以实现缓解交通拥堵，而且还能实现道路的交通效能最优，从而有效避免了传统方法中二者不能兼顾的问题，不能实现资源的优化，并且根据当前的交通效能以及交通权重状态还可以提前判别交通是否会发生拥堵，比如当前交通量权重大，且交通效能在下降，那么可以判定当前即将发生拥堵，则可以对路网中其他路段进行相应的调控，从而提升整个路网的通行效率而不至于发生拥堵；并且，本方法中，还可以通过控制目标来合理调整交通量和交通速度，比如：如需要将目标速度控制在某一范围，那么则调整交通量和交通速度的权重，实现合理控制，从而可以确保在控制条件下能够实现交通效能的相对最优，最大化的避免资源浪费。
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 (4)
1.一种基于交通流状态的道路交通控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.采集交通效能参数，建立交通效能的目标函数E：
其中，Q为道路的交通量，V为道路的平均车速，K为道路的交通密度，α为交通量Q在交通效能中所占的权重，β0为平均车速V在交通量中所占的权重，且β＝α+β0；
S2.在交通效能最优时，确定交通流中交通量和平均车速之间的权重状态，并根据该权重状态作出相应的交通控制措施。
2.根据权利要求1所述基于交通流状态的道路交通控制方法，其特征在于：根据如下方法确定交通效能是否最优：
S201.建立道路的交通密度模型：其中，V为平均车速，Vf为自由流速度,Kj为阻塞密度；
S202.将交通密度模型代入到交通效能目标函数中：
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S203.对交通效能目标函数对速度V进行微分：
<mrow>
<mfrac>
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</mrow>
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</msubsup>
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</msup>
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<mo>(</mo>
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<msub>
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</msub>
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</mrow>
<mrow>
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<mo>-</mo>
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</mrow>
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<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>+</mo>
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<mo>)</mo>
<mi>V</mi>
</mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
且当时交通效能最优并且可得：
3.根据权利要求2所述基于交通流状态的道路交通控制方法，其特征在于：步骤S2中，根据如下方法确定交通量和平均车速的权重状态：
将β＝α+β0代入式(5)中得：
根据式(6)选取交通量和平均车速的权重并满足当前平均车速与自由流速度的比值。
4.跟据权利要求3所述基于交通流状态的道路交通控制方法，其特征在于：步骤S2中，由交通量和平均车速的权重做出如下控制措施：
当且时，交通量与速度在交通效能模型中所占的权重相同；
当且时，速度在交通效能模型中所占权重大于交通量的权重，此时通过车辆的速度控制提高道路的交通效能和通行效率；
当且时，通量在交通效能模型中所占权重大于速度的权重，通过控制交通量提高交通效能以及通行效率；
其中，
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