CN108694832B - 一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，包括以下步骤：S1、获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；S2、对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；S3、根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略。本发明提出了道路通行需求系数的概念，根据实时获取的监测路段内车辆位置和车辆数量进行聚类处理，得到道路通行需求系数，并利用道路通行需求系数来表征监测路段内车辆通行的迫切程度，再为监测路段内的两条车道内的车辆制定车辆放行管制策略，以缓解监测路段内的拥堵情况，保证车辆有序稳定的通行状态。

Description

一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统

技术领域

本发明涉及交通管制技术领域，尤其涉及一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统。

背景技术

我国从20世纪90年代开始，在工程施工交通组织方面也相继颁布了一系列的国家标准和行业标准，规定在施工路段的两端，设置明显的施工标志。但是这些规范标准大多还只是从道路养护施工技术角度出发而制定的，涉及交通管制的内容不多而且也不完整。目前我国在大型市政工程施工区交通组织方面的研究还处在起步阶段。

暂时性的路障会造成交通拥堵，若控制不当，可能会造成严重的交通阻梗乃至交通网络瘫痪。因此，需要将交通管理理论运用在交通拥堵的控制中。随着信息技术的发展，智能交通系统和无线通讯设备为解决城市交通运输问题提供了一个有效的解决途径。智能交通系统采用先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术，获取实时交通路况信息，并根据收集到的信息对交通进行控制。此外，在汽车内安装无线通讯模块，使汽车通过自身安装的传感器节点或道路基础设施上安装的无线传感器节点感知行驶途中的各种信息，已成为提高行驶安全和城市交通性能的一种重要手段。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统。

本发明提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，包括以下步骤：

S1、获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

S2、对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

S3、根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略。

优选地，步骤S2具体包括：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为监测路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为施工路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

优选地，步骤S3具体包括：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，执行步骤S1、S2、S3，制定下一次车辆放行管制策略。

优选地，步骤S1具体包括：

利用交通管控模块和多个信息采集单元获取监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控模块分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。

本发明提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统，包括：

参数获取模块，用于获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

系数计算模块，用于对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

策略制定模块，用于根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略。

优选地，所述系数计算模块具体用于：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为施工路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为监测路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

优选地，所述策略制定模块具体用于：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，顺序执行参数获取模块、系数计算模块、策略制定模块，制定下一次车辆放行管制策略。

优选地，所述参数获取模块包括交通管控单元和多个信息采集单元；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控单元分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。

本发明提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，提出了道路通行需求系数的概念，根据实时获取的监测路段内车辆位置和车辆数量进行聚类处理，得到道路通行需求系数，并利用道路通行需求系数来表征监测路段内车辆通行的迫切程度，再根据上述迫切程度动态地为监测路段内的两条车道内的车辆制定车辆放行管制策略，以缓解监测路段内的拥堵情况，保证车辆有序稳定的通行状态。具体地：本发明在对监测路段内两个车道的道路通行需求系数进行计算时，根据每一条车道内车辆的位置将车辆划分为依次连接的三个车段，通过细分车段有利于提高道路通行需求系数计算的精确性，且在对两条车道上的车辆进行放行时，将位于前方的第一车段作为放行目标，进一步提高了车辆放行的效果，全面避免发生道路拥堵的情况，保证本方法的可行性和有效性。

附图说明

图1为一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法的步骤示意图；

图2为一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统的结构示意图；

图3为一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统的实施例的双向两车道道路模型示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，图1-2为本发明提出的一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法及系统。

参照图1，本发明提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，包括以下步骤：

S1、获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

本实施方式中，步骤S1具体包括：

利用交通管控模块和多个信息采集单元获取监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控模块分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。

S2、对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

本实施方式中，步骤S2具体包括：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为监测路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为施工路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

上述操作过程中，将监测路段内的车辆划分为三个车段，通过缩小车段的长度有利于提高道路通行需求系数计算的精度，从而为后续车辆放行管制策略提供稳定有效地参考依据。

S3、根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略。

本实施方式中，步骤S3具体包括：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，执行步骤S1、S2、S3，制定下一次车辆放行管制策略；

通过上述方式，能够挑选出一条迫切需要通行的道路，避免单向道路上的拥堵；且通过将单侧道路划分为三个车段，并对排在前的车段优先放行，能够进一步提高车辆放行管制策略制定的精确性，从而提高车辆通行效率，避免拥堵。

参照图2，图2为本发明提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统，包括：

参数获取模块，用于获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

本实施方式中，所述参数获取模块包括交通管控单元和多个信息采集单元；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控单元分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。

系数计算模块，用于对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

本实施方式中，所述系数计算模块具体用于：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为监测路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为施工路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

上述操作过程中，将监测路段内的车辆划分为三个车段，通过缩小车段的长度有利于提高道路通行需求系数计算的精度，从而为后续车辆放行管制策略提供稳定有效地参考依据。

策略制定模块，用于根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略。

本实施方式中，所述策略制定模块具体用于：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，顺序执行参数获取模块、系数计算模块、策略制定模块，制定下一次车辆放行管制策略；

通过上述方式，能够挑选出一条迫切需要通行的道路，避免单向道路上的拥堵；且通过将单侧道路划分为三个车段，并对排在前的车段优先放行，能够进一步提高车辆放行管制策略制定的精确性，从而提高车辆通行效率，避免拥堵。

本实施方式提出的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，提出了道路通行需求系数的概念，根据实时获取的监测路段内车辆位置和车辆数量进行聚类处理，得到道路通行需求系数，并利用道路通行需求系数来表征监测路段内车辆通行的迫切程度，再根据上述迫切程度动态地为监测路段内的两条车道内的车辆制定车辆放行管制策略，以缓解监测路段内的拥堵情况，保证车辆有序稳定的通行状态。具体地：本实施方式在对监测路段内两个车道的道路通行需求系数进行计算时，根据每一条车道内车辆的位置将车辆划分为依次连接的三个车段，通过细分车段有利于提高道路通行需求系数计算的精确性，且在对两条车道上的车辆进行放行时，将位于前方的第一车段作为放行目标，进一步提高了车辆放行的效果，全面避免发生道路拥堵的情况，保证本方法的可行性和有效性。

为使本实施方式的特征和有点更加明显易懂，下面结合附图3和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图3为本实施例的双向两车道道路模型示意图，道路模型包括：Ⅰ车道、Ⅱ车道、施工路段、左监测路段、右监测路段、左路闸和右路闸；

所述施工路段在Ⅱ车道上，长度s＝100m，所述Ⅰ车道为正常路段，车辆在Ⅰ车道上只能分时单向行驶，车辆在施工路段的行驶速度v₀＝15km/h；

所述左路闸在左监测道路上，所述右路闸在右监测道路上；所述左监测路段和右监测路段在施工路段两侧，监测路段长度l₀＝100m；

利用聚类法将一侧监测路段内的车辆分为3个车段，3个车段的聚类中心点应在距路闸[0,20)m,[20,50)m,[50,100]m内；

根据每一车段聚类中心点距路闸的距离和每一车段的车辆数计算道路通行需求系数W；

比较两侧道路通行需求系数的大小，并开启系数大的一侧的路闸，先放行第一车段内的车辆，当第一车段内的车辆完全驶离施工路段时，重新对监测路段内车辆进行分类，并计算道路通行需求系数，以制定下一次车辆放行管制策略。

根据上述方案可以提高该双向两车道道路的道路通行能力，避免了交警现场指挥的局限性，为施工道路的交通管制措施提供了一种有效手段。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

S2、对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

S3、根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略；

步骤S2具体包括：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为监测路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为施工路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

2.根据权利要求1所述的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，执行步骤S1、S2、S3，制定下一次车辆放行管制策略。

3.根据权利要求1所述的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

利用交通管控模块和多个信息采集单元获取监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控模块分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。

4.一种双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取监测路段内两个车道内的车辆位置以及车辆数量；

系数计算模块，用于对监测路段内两个车道内的车辆数量以及车辆位置进行聚类处理，分别得到监测路段内两个车道的道路通行需求系数；

策略制定模块，用于根据监测路段内两个车道的道路通行需求系数为两个车道制定车辆放行管制策略；

所述系数计算模块具体用于：

根据监测路段内每一个车道内的车辆位置并利用聚类法将监测路段内每一个车道内的车辆划分为第一车段、第二车段、第三车段，且第一车段、第二车段、第三车段的中心点分别落于第一范围、第二范围、第三范围内；其中，第一车段、第二车段、第三车段沿当前道路前进方向由前至后依次排列，第一范围、第二范围、第三范围分别为距离路闸[0,l₀/5)m、[l₀/5,l₀/2)m、[l₀/2,l₀]m，l₀为监测路段的长度；

分别获取第一车段、第二车段、第三车段内车辆数量以及每一个车段中心点至路闸距离l₁、l₂、l₃；

建立道路通行需求系数模型，所述模型为：

其中，W为道路通行需求系数，λ₁,λ₂,λ₃为权重系数，n₁,n₂,n₃分别为目标车道内第一车段、第二车段、第三车段内的车辆数量，v₀为车辆通过目标车道的车速，s为施工路段的长度；

分别将监测路段内的两个车道作为目标车道，计算出两个车道的道路通行需求系数W₁、W₂。

5.根据权利要求4所述的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统，其特征在于，所述策略制定模块具体用于：

放行道路通行需求系数W₁、W₂中较大者对应的车道内的第一车段内的车辆，当上述第一车段内的车辆全部通过路闸后，顺序执行参数获取模块、系数计算模块、策略制定模块，制定下一次车辆放行管制策略。

6.根据权利要求4所述的双向两车道道路局部施工时车辆拥堵管制系统，其特征在于，所述参数获取模块包括交通管控单元和多个信息采集单元；

多个信息采集单元分别设于监测路段内两个车道内的车辆上，分别用于采集当前车辆的位置信息；

交通管控单元分别与多个信息采集单元通信连接，用于根据多个信息采集单元的采集结果获取监测路段内两个车道内的车辆位置，并统计监测路段内两个车道内的车辆数量。