CN114202937B - 对施工路段上游车辆进行管控的方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种对施工路段上游车辆进行管控的方法、装置、设备及介质，包括：根据预测通行速度以及预测可通行车道数，得到计划施工路段的预测通行能力；根据预测交通流量以及预测通行能力，得到预测累积排队流量；根据预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到预测累积排队长度；根据预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到上游最大放行车辆总数，根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到上游管控入口最大放行车辆数。该方法为施工路段交通组织提供科学依据，提高施工区的通行效率。

Description

对施工路段上游车辆进行管控的方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及一种对施工路段上游车辆进行管控的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着城市化、机动化进程的不断深入，我国交通运输业迅速发展，路网结构得到不断完善，交通基础设施条件不断改善。但是，由于主客观问题导致高速公路部分路段因遭到破坏而需要修复，故存在高速公路部分路段边施工边运营的状况，此时施工区旁边就成为高速公路路段的一个瓶颈路段，当上游驶来的交通量较大时瓶颈路段会出现交通拥堵，而交通拥堵一旦生成则会产生通行能力下降的现象。
目前我国在高速公路施工区仅设置了警告路标，控制手段十分不健全，易导致施工区通行能力严重下降、行车延误增加及一系列交通安全隐患。
发明内容
本申请实施例提供了一种对施工路段上游车辆进行管控的方法、装置、设备及存储介质。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
第一方面，本申请实施例提供了一种对施工路段上游车辆进行管控的方法，其特征在于，包括：
根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力；
根据每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量；
根据预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度；
根据每个周期的预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，其中，目标预测周期是指目标预测时段内最后一个预测周期；
根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
在一个可选地实施例中，根据预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度，包括：
根据如下公式计算目标预测时段的预测累积排队长度：
Figure BDA0003450531220000021
/>
其中，
Figure BDA0003450531220000022
表示目标预测时段的预测累积排队长度，θ表示流量比，近似等于车辆数最多的车道上的车辆占排队车辆总数的百分比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，/>
Figure BDA0003450531220000023
表示目标预测时段的预测累积排队流量。
在一个可选地实施例中，根据每个周期的预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，包括：
当预测累计排队长度小于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure BDA0003450531220000024
其中，
Figure BDA0003450531220000025
表示目标预测周期的上游最大放行车辆总数，/>
Figure BDA0003450531220000026
表示目标预测周期计划施工路段的预测通行能力，/>
Figure BDA0003450531220000027
表示目标预测时段的累计排队流量，Lmax表示计划施工路段上游允许最大排队长度，θ表示流量比，车辆数最多的车道上，车辆占排队车辆总数的百分比近似等于该车道的流量比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，/>
Figure BDA0003450531220000028
表示目标预测时段的预测累计排队长度。
在一个可选地实施例中，根据每个周期的预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，包括：
当预测累计排队长度大于等于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure BDA0003450531220000031
其中，
Figure BDA0003450531220000032
表示目标预测周期上游最大放行车辆总数，/>
Figure BDA0003450531220000033
表示目标预测周期计划施工路段的预测通行能力，/>
Figure BDA0003450531220000034
表示目标预测时段预测累计排队流量，Lmax表示计划施工路段上游允许最大排队长度，θ表示流量比，车辆数最多的车道上，车辆占排队车辆总数的百分比近似等于该车道的流量比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，/>
Figure BDA0003450531220000035
表示目标预测时段的预测累计排队长度。
在一个可选地实施例中，根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数，包括：
根据目标预测周期上游入口的车流量预测值与目标预测周期计划施工路段上游总车流量预测值的比值，得到上游入口管控流量占比；
根据目标预测周期上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
在一个可选地实施例中，根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力：
Figure BDA0003450531220000036
其中，
Figure BDA0003450531220000037
表示t周期的预测通行能力，/>
Figure BDA0003450531220000038
表示t周期预测通行速度，/>
Figure BDA0003450531220000039
表示t周期预计可通行车道数，/>
Figure BDA00034505312200000310
表示系数。
需要说明的是，现有技术中预测通行速度的方法有很多种，例如，可以基于历史规律建立模式特征库，根据相似特征查询，也可以基于多元回归模型计算等，本方案中不再进行详细限定。
在一个可选地实施例中，根据每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量，包括：
根据如下公式计算每个预测周期的新增排队流量：
Figure BDA0003450531220000041
根据如下公式计算目标预测时段的累计排队流量：
Figure BDA0003450531220000042
其中，
Figure BDA0003450531220000043
表示t周期的新增排队流量，/>
Figure BDA0003450531220000044
表示t周期的预测交通流量，/>
Figure BDA0003450531220000045
表示t周期的预测通行能力，/>
Figure BDA0003450531220000046
表示目标预测时段的预测累计排队流量，a、 b表示目标预测时段的起始时间点及终止时间点。
第二方面，本申请实施例提供了一种对施工路段上游车辆进行管控的装置，包括：
通行能力预测模块，用于根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力；
排队流量预测模块，用于根据每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量；
排队长度预测模块，用于根据预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度；
上游放行车辆数预测模块，用于根据每个周期的预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，其中，目标预测周期是指目标预测时段内最后一个预测周期；
管控入口放行车辆数预测模块，用于根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
第三方面，本申请实施例提供了一种对施工路段上游车辆进行管控的设备，包括处理器和存储有程序指令的存储器，处理器被配置为在执行程序指令时，执行上述实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行以实现上述实施例提供的一种对施工路段上游车辆进行管控的方法。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
根据本申请实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法，可以预测计划施工路段的交通状态，例如，预测计划施工路段的通行能力、饱和度、服务水平、排队流量、排队长度、上游建议放行车辆总数、管控入口建议最大放行车辆数等数据。能够为施工区域上游交通组织提供科学依据，有效控制上游拥堵排队长度，缓解高速公路施工区上游拥堵难题，避免因车辆过度集中产生的交通拥堵和交通事故，提高施工区的通行效率，保障行车安全。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种对施工路段上游车辆进行管控的方法的流程示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种对施工路段上游车辆进行管控的方法的示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种对施工路段上游车辆进行管控的装置的结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种对施工路段上游车辆进行管控的设备的结构示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种计算机存储介质的示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统和方法的例子。
高速公路的养护施工作业是交通拥堵和交通事故的重要原因。有效监测施工路段交通流量和通行速度，评估施工路段通行能力和服务水平，预测施工路段上游排队长度，制定上游入口允许放行交通量管控方案，转移施工路段无法承担的车辆到其他道路，对降低施工路段的交通拥堵和事故，保障施工现场的秩序至关重要。
基于此，本申请实施例提出一种对施工路段上游车辆进行管控的方法，包括对未来施工路段的交通状态进行预测，得到未来施工路段的预测流量、预测排队流量、预测排队长度、预测饱和度、预测通行能力、预测服务水平、上游建议放行车辆总数、管控入口建议最大放行车辆数。该方法能够为施工区域上游交通组织提供科学依据，有效控制上游拥堵排队长度，缓解高速公路施工区上游拥堵难题，避免因车辆过度集中产生的交通拥堵和交通事故，提高施工区的通行效率，保障行车安全。
下面将结合附图对本申请实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法进行详细介绍。参见图1，该方法具体包括以下步骤。
步骤S101、根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力。
在一种可能的实现方式中，首先获取高速公路上的计划施工路段，然后基于预测的通行速度以及可通行车道数，计算计划施工路段的预测通行能力。
具体地，根据如下公式计算计划施工路段的预测通行能力：
Figure BDA0003450531220000061
其中，
Figure BDA0003450531220000071
表示t周期的预测通行能力(单位：pcu/h)，/>
Figure BDA0003450531220000072
表示t周期预测通行速度(单位：km/h)，/>
Figure BDA0003450531220000073
表示t周期预计可通行车道数，/>
Figure BDA0003450531220000074
表示系数，根据实测数据拟合得到，预测通行能力随着预测通行速度和预测可通行车道数的变化而变化。
在一种可能的实现方式中，预测通行速度的方法有很多种，例如，可以基于历史规律建立模式特征库，根据相似特征查询，也可以基于多元回归模型计算等。预测可通行车道数可以根据计划施工路段的位置信息得到，根据计划施工路段的区域信息得到该区域的车道路，根据计划施工路段占据的车道数，得到剩余的预测可通行车道数。
交通流量和通行能力中涉及到的车辆数是标准车当量数(passenger car unit，pcu)，也称当量交通量，是将实际的各种机动车和非机动车交通量按照折算系数换算成标准车型的当量交通量。
其中，目标预测时段为a-b时段，目标预测时段内包含多个预测周期t，目标预测周期指的是目标预测时段内最后一个预测周期。
步骤S102、根据所述每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及所述预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量。
当预测交通流量小于等于预测通行能力时，没有车辆滞留，预计没有车辆排队；当预测交通流量大于预测通行能力时，有车辆滞留，预计出现车辆排队现象。
具体地，根据如下公式计算每个预测周期的新增排队流量：
Figure BDA0003450531220000075
根据如下公式计算目标预测时段的预测累计排队流量：
Figure BDA0003450531220000076
其中，
Figure BDA0003450531220000077
表示t周期的新增排队流量，/>
Figure BDA0003450531220000078
表示t周期的预测交通流量，/>
Figure BDA0003450531220000079
表示t周期的预测通行能力，/>
Figure BDA00034505312200000710
表示目标预测时段的预测累计排队流量，a、b表示目标预测时段的起始时间点以及结束时间点。
其中，预测交通流量的方法有很多种，例如，可以基于历史规律建立模式特征库，根据相似特征查询，也可以基于多元回归模型计算等。
步骤S103、根据所述预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度。
具体地，根据如下公式计算预测累计排队长度：
Figure BDA0003450531220000081
其中，
Figure BDA0003450531220000082
表示目标预测时段a-b预测累计排队长度，θ表示流量比，近似等于车辆数最多的车道上的车辆占排队车辆总数的百分比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度。
在一种可能的实现方式中，标准车型的车身长度默认为4米，排队过程中车与车之间的间隔长度默认为2米，本申请实施例对车身长度以及间隔长度的取值不做具体限定。
步骤S104、根据每个周期的所述预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，其中，目标预测周期是指目标预测时段内最后一个预测周期。
具体地，预测上游最大放行车辆总数可分三种情况考虑。
当预测累计排队长度为0时，目标预测周期b最大允许新增滞留交通流量ΔQb,max的计算公式如下所示：
Figure BDA0003450531220000083
当预测累计排队长度小于等于上游允许最大排队长度Lmax时，目标预测周期b最大允许新增滞留交通流量ΔQb,max的计算公式如下所示：
Figure BDA0003450531220000084
当预测累计排队长度大于上游允许最大排队长度Lmax时，
Figure BDA0003450531220000085
此时，目标预测周期b最大允许新增滞留交通流量ΔQb,max＝0。
综合上述三种情况，得到ΔQb,max的计算公式：
Figure BDA0003450531220000091
进一步地，适应性得到上游最大放行车辆总数。
当预测累计排队长度小于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure BDA0003450531220000092
当预测累计排队长度大于等于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure BDA0003450531220000093
其中，
Figure BDA0003450531220000094
表示目标预测周期上游最大放行车辆总数，/>
Figure BDA0003450531220000095
表示目标预测周期计划施工路段的预测通行能力，/>
Figure BDA0003450531220000096
表示目标预测时段预测累计排队流量，Lmax表示计划施工路段上游允许最大排队长度，θ表示流量比，车辆数最多的车道上，车辆占排队车辆总数的百分比近似等于该车道的流量比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，/>
Figure BDA0003450531220000097
表示目标预测时段的预测累计排队长度。
步骤S105、根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
在一种可能的实现方式中，根据目标预测周期上游入口的车流量预测值与目标预测周期计划施工路段上游总车流量预测值的比值，得到上游入口管控流量占比。根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到上游管控入口最大放行车辆数。
具体地，施工路段上游多个入口，对入口的流量进行管控，每个受管控入口的流量按照流量占比的方法分配。用γi,b表示第b周期上游入口i管控流量占比，
Figure BDA0003450531220000101
表示第b周期上游入口i的车流量预测值(单位：pcu/h)，/>
Figure BDA0003450531220000102
表示第b周期计划施工路段上游总车流量预测值(单位：pcu/h)，则γi,b的计算公式如下所示：
Figure BDA0003450531220000103
第b时段上游入口i最大建议放行车辆数
Figure BDA0003450531220000104
等于第b周期上游入口i管控流量占比γi,b乘以第b周期计划施工路段上游最大放行车辆总数/>
Figure BDA0003450531220000105
则/>
Figure BDA0003450531220000106
的计算公式如下所示：
Figure BDA0003450531220000107
根据本申请的实施方式，可以预测出计划施工路段上游的最大放行车辆数以及每个管控入口的放行车辆数，为施工区域上游交通组织提供科学依据，避免因车辆过度集中产生的交通拥堵和交通事故，提高施工区的通行效率，保障行车安全。
在一个可选地实施例中，还包括：根据目标预测周期的预测交通流量与预测通行能力的比值，得到计划施工路段的预测饱和度，根据预测饱和度评估计划施工路段的预测服务水平。
具体地，计划施工路段的预测饱和度计算公式如下：
Figure BDA0003450531220000108
式中，
Figure BDA0003450531220000109
表示第t周期的预测饱和度；/>
Figure BDA00034505312200001010
表示第t周期的预测交通流量，单位：pcu/h；/>
Figure BDA00034505312200001011
表示第t周期的预测通行能力，单位：pcu/h。
未来施工路段的预测服务水平根据预测饱和度确定，在一种可能的实现方式中，
Figure BDA00034505312200001012
表示一级服务水平，交通流处于自由流状态；/>
Figure BDA00034505312200001013
表示二级服务水平，交通流基本处于自由流状态；/>
Figure BDA00034505312200001014
表示三级服务水平，交通流处于稳定流的上半段；/>
Figure BDA00034505312200001015
表示四级服务水平，交通流处于稳定流的下半段；/>
Figure BDA0003450531220000111
表示五级服务水平，交通流处于拥挤状态；/>
Figure BDA0003450531220000112
表示六级服务水平，交通流处于严重拥堵状态。
在执行本申请实施例时，可以根据预设周期更新数据，例如预设周期为1 小时，每隔一个小时更新一次数据，本申请实施例对预设周期的取值不做具体限定，可根据实际需求自行设置。
根据本申请实施例提供的计划对施工路段上游车辆进行管控的方法，可以得到未来施工路段的预测通行能力、预测饱和度、预测服务水平、预测排队流量、预测排队长度、上游建议放行车辆总数、管控入口建议最大放行车辆数等数据，能够为施工区域上游交通组织提供科学依据，还可以根据本申请的预测数据制定计划施工路段合理的施工时间和管控方案，保障施工区域行车安全。
在一个可选地实施例中，还可以分析正在施工的路段的交通状态。
具体地，计算正在施工路段的实际通行能力。
实际通行能力计算公式如下所示：
CP,t＝(αvt+β)·nlane,t
式中，CP,t表示第t周期的实际通行能力(单位：pcu/h)，vt表示第t周期的通行速度(单位：km/h)，nlane,t表示第t周期可通行的车道数。通行能力CP,t随着通行速度vt和可通行车道数nlane,t的变化而变化。α、β表示系数，根据实测数据拟合得到。
速度的取值根据实际情况设定，例如，一般情况下，高速公路主线限速 120km/h，匝道限速40km/h，收费站限速30km/h；在道路施工或交通管制速度限制的情况下，速度根据实际限速设定。对于正常3车道的高速公路，可通行速度120km/h；当封闭1个车道，剩余2个车道可通行时，可通行速度可能降低为30km/h；当封闭2个车道，剩余1个车道可通行时，可通行速度可能降低为10km/h；当封闭3个车道，剩余0车道可通行时，可通行速度可能降低为0km/h。
进一步地，计算正在施工路段的饱和度。
饱和度是实际交通流量和实际通行能力的比值，计算公式如下：
Figure BDA0003450531220000113
式中，St表示第t周期的饱和度，Qs,t表示第t周期的实际交通流量，单位： pcu/h；CP,t表示第t周期的实际通行能力，单位：pcu/h。
进一步地，计算正在施工路段的服务水平。
服务水平根据饱和度确定：St≤0.35表示一级服务水平，交通流处于自由流状态；0.35<St≤0.55表示二级服务水平，交通流基本处于自由流状态； 0.55<St≤0.75表示三级服务水平，交通流处于稳定流的上半段；0.75<St≤ 0.9表示四级服务水平，交通流处于稳定流的下半段；0.9<St≤1表示五级服务水平，交通流处于拥挤状态；St>1表示六级服务水平，交通流处于严重拥堵状态。
进一步地，计算正在施工路段的排队流量。
当实际交通流量小于等于实际通行能力时，没有车辆滞留，没有车辆排队；当实际交通流量大于实际通行能力时，有车辆滞留，出现车辆排队现象。
第t周期新增排队流量ΔQt(单位：pcu/h)计算公式如下：
Figure BDA0003450531220000121
从第a时段到第b时段累积排队流量
Figure BDA0003450531220000122
(单位：pcu/h)计算公式如下：
Figure BDA0003450531220000123
进一步地，计算正在施工路段的累计排队长度。
目标时段累计排队长度Lb计算公式如下：
Figure BDA0003450531220000124
式中，θ表示流量比，近似等于车辆数最多的车道上的车辆占排队车辆总数的百分比，l0表示标准车型的车身长度，默认取值4米；l1表示排队过程中车与车之间的间隔(前车尾与后车头间的距离)，默认取值2米。
根据该步骤，可以对正在施工路段的交通状态进行分析。根据当前时刻施工路段的交通状态，例如服务水平、排队长度等状态数据对施工区域进行管控。
根据本申请实施例提出的施工路段的交通状态计算方法，能够计算正在施工路段的通行能力、饱和度、服务水平、排队流量、排队长度，以及未来施工路段的预测通行能力、预测饱和度、预测服务水平、预测排队流量、预测排队长度、上游建议放行车辆总数、管控入口建议最大放行车辆数等数据，能够为施工区域上游交通组织提供科学依据，有效控制上游拥堵排队长度，缓解高速公路施工区上游拥堵难题，避免因车辆过度集中产生的交通拥堵和交通事故，提高施工区的通行效率，保障行车安全。
为了便于理解本申请实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法，下面结合附图2进行说明。如图2所示，该方法包括如下步骤。
本申请实施例提供的施工路段交通状态预测方法，可以对施工路段的影响进行分析，包括分析正在施工的路段的影响，计算正在施工路段的交通流量、速度、通行能力、饱和度、服务水平、排队流量以及排队长度等数据。提出了基于速度和可通行车道数的通行能力计算方法，通行能力随着通行速度和可通行车道数的变化而变化，当给定施工路段及相邻路段的可通行速度及可通行车道数时，路段的实际通行能力根据通行速度和可通行车道数计算。施工路段的饱和度等于施工路段的交通流量除以施工路段的通行能力。施工路段的服务水平根据施工路段的饱和度区间计算。提出施工路段上游排队流量和排队长度计算方法。施工路段上游排队流量根据实际交通流量与实际通行能力的关系判断，当实际交通流量小于等于实际通行能力时，没有车辆滞留，没有车辆排队；当实际交通流量大于实际通行能力时，有车辆滞留，出现车辆排队现象。施工路段排队长度基于上游排队流量、车辆长度、车头间距计算。
还包括分析计划施工路段的影响，计算得到计划施工路段的预测流量、预测通行能力、预测饱和度、预测服务水平、预测排队流量、预测排队长度、上游建议放行车辆总数以及管控入口建议最大放行车辆数等数据。提出上游建议最大放行车辆总数和各管控入口建议最大放行车辆数计算方法。当设定施工路段上游允许最大排队长度时，上游建议最大放行车辆总数的计算方法分三种情况：上游没有排队的计算模型、上游有排队且排队长度小于等于允许最大排队长度的计算模型、上游有排队且排队长度大于允许最大排队长度的计算模型。提出施工路段上游入口流量分配方法，对入口的流量进行管控，各管控入口建议最大放行车辆数基于历史流量占比的规律分配。
通过对施工路段交通状态的计算，能够为施工区域上游交通组织提供科学依据，有效控制上游拥堵排队长度，缓解高速公路施工区上游拥堵难题，避免因车辆过度集中产生的交通拥堵和交通事故，提高施工区的通行效率，保障行车安全。
本申请实施例还提供一种对施工路段上游车辆进行管控的装置，该装置用于执行上述实施例的对施工路段上游车辆进行管控的方法，如图3所示，该装置包括：
通行能力预测模块301，用于根据计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到计划施工路段的预测通行能力；
排队流量预测模块302，用于根据计划施工路段的预测交通流量以及预测通行能力，得到预测排队流量；
排队长度预测模块303，用于根据预测排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到预测排队长度；
上游放行车辆数预测模块304，用于根据预测通行能力、预测排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到上游最大放行车辆总数；
管控入口放行车辆数预测模块305，用于根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到上游管控入口最大放行车辆数。
需要说明的是，上述实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的装置在执行对施工路段上游车辆进行管控的方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的装置与对施工路段上游车辆进行管控的方法实施例属于同一构思，其实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本申请实施例还提供一种与前述实施例所提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法对应的电子设备，以执行上述对施工路段上游车辆进行管控的方法。
请参考图4，其示出了本申请的一些实施例所提供的一种电子设备的示意图。如图4所示，电子设备包括：处理器400，存储器401，总线402和通信接口403，处理器400、通信接口403和存储器401通过总线402连接；存储器 401中存储有可在处理器400上运行的计算机程序，处理器400运行计算机程序时执行本申请前述任一实施例所提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法。
其中，存储器401可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口403(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线402可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器401用于存储程序，处理器400在接收到执行指令后，执行程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的对施工路段上游车辆进行管控的方法可以应用于处理器400中，或者由处理器400实现。
处理器400可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器400中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器400可以是通用处理器，包括中央处理器 (Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器401，处理器400 读取存储器401中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施例还提供一种与前述实施例所提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法对应的计算机可读存储介质，请参考图5，其示出的计算机可读存储介质为光盘500，其上存储有计算机程序(即程序产品)，计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施例所提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法。
需要说明的是，计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的对施工路段上游车辆进行管控的方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种对施工路段上游车辆进行管控的方法，其特征在于，包括：
根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力；
根据所述每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及所述预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量；
根据所述预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度；
根据每个周期的所述预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，包括：当所述预测累积排队长度小于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure FDA0003956216610000011
当所述预测累积排队长度大于等于所述计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure FDA0003956216610000012
其中，
Figure FDA0003956216610000013
表示目标预测周期上游最大放行车辆总数，
Figure FDA0003956216610000014
表示目标预测周期计划施工路段的预测通行能力，
Figure FDA0003956216610000015
表示目标预测时段预测累积排队流量，Lmax表示计划施工路段上游允许最大排队长度，θ表示流量比，车辆数最多的车道上，车辆占排队车辆总数的百分比近似等于该车道的流量比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，
Figure FDA0003956216610000016
表示目标预测时段的预测累积排队长度；
其中，目标预测周期是指目标预测时段内最后一个预测周期；
根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度，包括：
根据如下公式计算目标预测时段的预测累积排队长度：
Figure FDA0003956216610000021
其中，
Figure FDA0003956216610000022
表示目标预测时段的预测累积排队长度，θ表示流量比，近似等于车辆数最多的车道上的车辆占排队车辆总数的百分比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，
Figure FDA0003956216610000023
表示目标预测时段的预测累积排队流量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数，包括：
根据目标预测周期上游入口的车流量预测值与目标预测周期计划施工路段上游总车流量预测值的比值，得到上游入口管控流量占比；
根据目标预测周期上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力：
Figure FDA0003956216610000024
其中，
Figure FDA0003956216610000025
表示t周期的预测通行能力，
Figure FDA0003956216610000026
表示t周期预测通行速度，
Figure FDA0003956216610000027
表示t周期预计可通行车道数，
Figure FDA0003956216610000028
表示系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及所述预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量，包括：
根据如下公式计算每个预测周期的新增排队流量：
Figure FDA0003956216610000029
根据如下公式计算目标预测时段的累积排队流量：
Figure FDA00039562166100000210
其中，
Figure FDA0003956216610000031
表示t周期的新增排队流量，
Figure FDA0003956216610000032
表示t周期的预测交通流量，
Figure FDA0003956216610000033
表示t周期的预测通行能力，
Figure FDA0003956216610000034
表示目标预测时段的预测累积排队流量，a、b表示目标预测时段的起始时间点及终止时间点。
6.一种对施工路段上游车辆进行管控的装置，其特征在于，包括：
通行能力预测模块，用于根据目标预测时段内每个预测周期的计划施工路段的预测通行速度以及预测可通行车道数，得到每个预测周期计划施工路段的预测通行能力；
排队流量预测模块，用于根据所述每个预测周期的计划施工路段的预测交通流量以及所述预测通行能力，得到目标预测时段的预测累积排队流量；
排队长度预测模块，用于根据所述预测累积排队流量、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度，得到目标预测时段的预测累积排队长度；
上游放行车辆数预测模块，用于根据每个周期的所述预测通行能力、预测累积排队流量、计划施工路段上游允许最大排队长度、预测累积排队长度、流量比、车身长度以及车与车之间的间隔长度计算得到目标预测周期的上游最大放行车辆总数，包括：当所述预测累积排队长度小于计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure FDA0003956216610000035
当所述预测累积排队长度大于等于所述计划施工路段上游允许最大排队长度时，根据如下公式计算上游最大放行车辆总数：
Figure FDA0003956216610000036
其中，
Figure FDA0003956216610000037
表示目标预测周期上游最大放行车辆总数，
Figure FDA0003956216610000038
表示目标预测周期计划施工路段的预测通行能力，
Figure FDA0003956216610000039
表示目标预测时段预测累积排队流量，Lmax表示计划施工路段上游允许最大排队长度，θ表示流量比，车辆数最多的车道上，车辆占排队车辆总数的百分比近似等于该车道的流量比，l0表示标准车型的车身长度，l1表示排队过程中车与车之间的间隔长度，
Figure FDA0003956216610000041
表示目标预测时段的预测累积排队长度；
其中，目标预测周期是指目标预测时段内最后一个预测周期；
管控入口放行车辆数预测模块，用于根据上游入口管控流量占比以及上游最大放行车辆总数的乘积得到目标预测周期上游管控入口最大放行车辆数。
7.一种对施工路段上游车辆进行管控的设备，其特征在于，包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至5任一项所述的对施工路段上游车辆进行管控的方法。
8.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行以实现如权利要求1至5任一项所述的一种对施工路段上游车辆进行管控的方法。
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