CN114842642B - 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法 - Google Patents

一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114842642B
CN114842642B CN202210347945.5A CN202210347945A CN114842642B CN 114842642 B CN114842642 B CN 114842642B CN 202210347945 A CN202210347945 A CN 202210347945A CN 114842642 B CN114842642 B CN 114842642B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ramp
main line
traffic
sub
lane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210347945.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114842642A (zh
Inventor
张军
王树兴
宋浪
孙凌峰
马晓刚
郭子英
张长明
王少飞
俞山川
朱湧
高岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Shandong Hi Speed Co Ltd
Original Assignee
China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Shandong Hi Speed Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd, Shandong Hi Speed Co Ltd filed Critical China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Priority to CN202210347945.5A priority Critical patent/CN114842642B/zh
Publication of CN114842642A publication Critical patent/CN114842642A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114842642B publication Critical patent/CN114842642B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/08—Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/096—Arrangements for giving variable traffic instructions provided with indicators in which a mark progresses showing the time elapsed, e.g. of green phase
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法，属于智能交通领域。该系统包括入口匝道控制模块、收费站开放车道数控制模块和主线提前换道控制模块；入口匝道控制模块设置在连接枢纽互通或服务区和连接收费站的匝道合流点，通过控制信号灯绿灯开放时长，调整各分匝道汇入主线的交通量；收费站开放车道数控制模块设置在收费站入口处，通过控制收费车道启用数量，调整上高速的交通量；主线提前换道控制模块设置在主线上游距合流点1km至2km之间，在此位置安装可变信息板，利用可变信息板发布提前换道策略。本发明能增强高速公路复合式互通交通管控能力，提升主线合流区通行能力，降低交通安全风险。

Description

一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及 方法
技术领域
本发明属于智能交通领域，涉及一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法。
背景技术
随着路网密度的持续增加，以及地形地貌等条件的限制，相邻新建互通立交之间的净距无法满足规范要求的情况越来越频繁，枢纽互通、服务区、收费站等区域利用集散车道组合设置为复合式互通立交以满足要求，但复合式互通交通组织较为复杂，传统的匝道控制适用性能不佳。
因此，研究复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制具有重要作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法，克服复合式互通复杂交通环境下合流区交通组织混乱、车辆排队溢出至主线影响行车安全等问题，增强高速公路复合式互通交通管控能力，提升主线合流区通行能力，降低交通安全风险。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
方案1：一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统，:包括入口匝道控制模块、收费站开放车道数控制模块和主线提前换道控制模块。以行车方向为准，从右往左将主线车道分别编号为1、2、…、N，N为主线车道数；在主线合流点下游和上游分别安装车流状态检测器，编号为车流状态检测器Ⅰ、车流状态检测器Ⅱ；
入口匝道控制模块设置在连接枢纽互通或服务区和连接收费站的匝道合流点，两股车流在此匝道合流点合并为一股车流后经集散车道汇入主线；在连接枢纽互通或服务区的分匝道上安装信号灯Ⅰ和车流状态检测器III；在连接收费站的分匝道上安装信号灯Ⅱ和车流状态检测器Ⅳ；所述入口匝道控制模块通过控制信号灯绿灯开放时长，调整各分匝道汇入主线的交通量，避免对主线造成严重干扰。
收费站开放车道数控制模块设置在收费站入口处，通过控制收费车道启用数量，调整上高速的交通量；在收费站入口安装车流状态检测器Ⅴ。
主线提前换道控制模块设置在主线上游距合流点1km至2km之间，在此位置安装可变信息版，利用可变信息版发布提前换道策略。
方案2：一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，具体包括以下步骤：
S1：利用车流状态检测器获取各检测点流量、车速和排队长度等信息；
判断车流状态检测器Ⅰ获取的当前控制周期k主线外侧两车道车辆平均速度是否不大于70％的主线自由流速度，若是转至S2，若否转至S5；判断条件如下：
υm12(k)≤70％×υmf (1)
式中：υm12(k)为车流状态检测器Ⅰ获取的控制周期k主线外侧两车道车辆平均速度，km/h；υmf为主线自由流速度，km/h；
S2：启用入口匝道控制模块，具体包括：
S21：计算匝道调节率；转至S22和S4；
S22：判断各分匝道排队长度是否超过其可接受的排队车辆数；
S23：计算匝道信号灯绿灯开启时长；
S24：将结果输入匝道信号灯，执行入口多匝道协同放行策略，连接枢纽互通或服务区的分匝道信号灯绿灯开启时段为[τ(k),τ(k)+g1(k)]，连接收费站的分匝道信号灯绿灯开启时段为
Figure BDA0003577743030000021
τ(k)、
Figure BDA0003577743030000022
分别为控制周期C开始及结束时刻，s，gi(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长，s；转至S5；
S3：启用收费站开放车道数控制模块，包括以下步骤：
S31：判断当前收费站开放车道数控制策略是否已执行H′个控制周期；若是转至S32，若否转至S5；
S32：利用S22计算得到的连接收费站的分匝道调节率和排队长度约束，计算允许上高速的交通流量q′r2(k)；转至S33；
S33：调整收费站入口收费车道启用数量，使收费站入口通行能力小于q′r2(k)；转至S5；
S4：启用主线提前换道控制模块，包括以下步骤：
S41：判断当前主线提前换道控制策略是否已执行H″个控制周期；若是转至S42，若否转至2.5；
S42：主线合流区交通状态划分；
若主线合流区流量分布均匀度δ不小于1，则不对当前主线进行提前换道控制，并转至S5；
若存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，且主线合流区流量分布均匀度δ不大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为拥堵；判断条件如下：
Figure BDA0003577743030000031
δ≤δt (14)
若存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，且主线合流区流量分布均匀度δ大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为缓行；
若不存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，则当前主线合流区交通状态为畅通；
转至S43；
S43：根据主线合流区交通状态，利用可变信息板发布相应的主线提前换道策略，诱导主线外侧两车道小客车提前转入内侧车道，避免合流区交通拥堵，提升合流区通行能力；
S5：间隔控制周期C更新一次输入值，判断是否关闭复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制，若是结束控制，若否转至S1。
进一步，步骤S21中，计算匝道调节率，具体包括：合流点下游主线外侧两车道通行能力减去上游外侧两车道交通需求等于匝道调节率；根据连接不同区域分匝道的交通需求比值计算分匝道调节率；
r(k)＝cm12-qm12(k-1) (2)
Figure BDA0003577743030000032
其中，r(k)为控制周期k中匝道调节率，pcu/h；cm12为主线外侧两车道实际通行能力，pcu/h；qm12(k-1)为控制周期k-1中合流点上游主线外侧两车道交通需求，pcu/h；ri′(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道初定调节率，pcu/h；qri(k-1)为控制周期k-1中连接区域i的分匝道交通需求，pcu/h；i为分匝道连接区域，i＝1,2分别为连接枢纽互通或服务区、连接收费站。
进一步，步骤S22中，判断各分匝道排队长度是否超过其可接受的排队车辆数，具体包括：分匝道可接受的排队车辆数等于所能容纳的最大排队车辆数与折减系数的乘积；判断条件如下：
Figure BDA0003577743030000041
其中，wri(k-1)为控制周期k-1中连接区域i的分匝道实际车辆排队车辆数，pcu；
Figure BDA0003577743030000042
为连接区域i的分匝道所能容纳的最大排队车辆数，pcu；λ为可接受排队长度折减系数；
若仅连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23；
Figure BDA0003577743030000043
ri(k)＝max{ri′(k),ri″(k)} (6)
r3-i(k)＝max{r(k)-ri(k),0} (7)
其中，ri″(k)为控制周期k中排队约束下连接区域i的分匝道调节率，pcu/h；C为控制周期时长，s；ri(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道实际调节率，pcu/h；
若仅连接收费站的分匝道(i＝2)满足式(4)，则令i＝2利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23；
若连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)和连接收费站的分匝道(i＝2)均满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23和S3；
若连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)和连接收费站的分匝道(i＝2)均不满足式(4)，转至S23。
进一步，步骤S23中，计算匝道信号灯绿灯开启时长，具体包括：若连接区域i的分匝道调节率ri(k)小于相应的交通需求qri(k-1)，即满足式(8)，则采用式(9)计算分匝道i的信号灯绿灯时长，否则采用式(10)计算，即信号灯保持常绿；转至S24；
ri(k)＜qri(k-1) (8)
Figure BDA0003577743030000044
gi(k)＝C (10)
其中，gi(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长，s；sri为连接区域i的分匝道通行能力，pcu/h。
进一步，步骤S32中，计算允许上高速的交通流量，表达式为：
Figure BDA0003577743030000045
其中，q′r2(k)为控制周期k中连接收费站的分匝道允许上高速的交通流量，pcu/h。
进一步，步骤S42中，利用主线分车道交通需求和匝道交通需求计算主线合流区流量分布均匀度，如下：
Figure BDA0003577743030000051
其中，δ为主线合流区内侧车道流量与外侧两车道流量比值，即主线合流区流量分布均匀度；qmj(k-1)为控制周期k-1中主线上游第j条车道的交通需求，pcu/h；j为主线车道编号，j＝1、2、…、N。
本发明的有益效果在于：本发明可应用于高速公路复合式互通立交、普通公路复合式互通立交及城市道路复合式互通立交，用于复合式互通立交精细化智能管控，保障复合式互通立交高效、安全、畅通运行。本发明能增强高速公路复合式互通交通管控能力，提升主线合流区通行能力，降低交通安全风险。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统图；
图2为本发明复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，图1为复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统，包括入口匝道控制模块、收费站开放车道数控制模块和主线提前换道控制模块。
以行车方向为准，从右往左将主线车道分别编号为1、2、…、N，N为主线车道数；在主线合流点下游、上游分别安装车流状态检测器，编号为检测器1、检测器2。
入口匝道控制模块设置在连接枢纽互通或服务区和连接收费站的匝道合流点，两股车流在此匝道合流点合并为一股车流后经集散车道汇入主线；在连接枢纽互通或服务区的分匝道上安装信号灯1和检测器3；在连接收费站的分匝道上安装信号灯2和检测器4；入口匝道控制模块通过控制信号灯绿灯开放时长，调整各分匝道汇入主线的交通量，避免对主线造成严重干扰。
收费站开放车道数控制模块设置在收费站入口处，通过控制收费车道启用数量，调整上高速的交通量；在收费站入口安装检测器5。
主线提前换道控制模块设置在主线上游距合流点1km至2km之间，在此位置安装可变信息版，利用可变信息版发布提前换道策略。
图2为复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法的流程图，该方法采用入口匝道控制模块、收费站开放车道数控制模块和主线提前换道控制模块之间的协同联动发布控制策略，具体包括以下步骤：
步骤1：利用车流状态检测器获取各检测点流量、车速和排队长度等信息。判断检测器1获取的当前控制周期k主线外侧两车道车辆平均速度是否不大于70％的自由流速度，若是转至步骤2，若否转至步骤5。判断条件如下
vm12(k)≤70％×υmf (1)
其中，υm12(k)为检测器1获取的控制周期k主线外侧两车道车辆平均速度，km/h；υmf为主线自由流速度，km/h。
步骤2：启用入口匝道控制模块。
步骤2.1：计算匝道调节率。合流点下游主线外侧两车道通行能力减去上游外侧两车道交通需求等于匝道调节率。根据连接不同区域分匝道的交通需求比值计算分匝道调节率。转至步骤2.2和步骤4。
r(k)＝cm12-qm12(k-1) (2)
Figure BDA0003577743030000071
其中，r(k)为控制周期k中匝道调节率，pcu/h；cm12为主线外侧两车道实际通行能力，pcu/h；qm12(k-1)为控制周期k-1中合流点上游主线外侧两车道交通需求，pcu/h；ri′(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道初定调节率，pcu/h；qri(k-1)为控制周期k-1中连接区域i的分匝道交通需求，pcu/h；i为分匝道连接区域，i＝1,2分别为连接枢纽互通或服务区、连接收费站。
步骤2.2：判断各分匝道排队长度是否超过其可接受的排队车辆数。分匝道可接受的排队车辆数等于所能容纳的最大排队车辆数与折减系数的乘积。判断条件如下
Figure BDA0003577743030000072
其中，wri(k-1)为控制周期k-1中分匝道i实际车辆排队车辆数，pcu；
Figure BDA0003577743030000073
为分匝道i所能容纳的最大排队车辆数，pcu；λ为可接受排队长度折减系数。
若仅连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率。转至步骤2.3。
Figure BDA0003577743030000074
ri(k)＝max{ri′(k),ri″(k)} (6)
r3-i(k)＝max{r(k)-ri(k),0} (7)
其中，ri″(k)为控制周期k中排队约束下连接区域i的分匝道调节率，pcu/h；C为控制周期时长，s；ri(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道实际调节率，pcu/h。
若仅连接收费站的分匝道(i＝2)满足式(4)，则令i＝2利用式(5)～(7)计算分匝道调节率。转至步骤2.3。
若连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)和连接收费站的分匝道(i＝2)均满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率。转至步骤2.3和步骤3。
若连接枢纽互通或服务区的分匝道(i＝1)和连接收费站的分匝道(i＝2)均不满足式(4)，转至步骤2.3。
步骤2.3：计算匝道信号灯绿灯开启时长。
若连接区域i的分匝道调节率小于相应的交通需求，则采用式(9)计算分匝道i的信号灯绿灯时长，否则采用式(10)计算，即信号灯保持常绿。转至步骤2.4。
ri(k)＜qri(k-1) (8)
Figure BDA0003577743030000081
gi(k)＝C (10)
其中，gi(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长，s；sri为连接区域i的分匝道通行能力，pcu/h。
步骤2.4：将结果输入匝道信号灯，执行入口多匝道协同放行策略，连接枢纽互通或服务区的分匝道信号灯绿灯开启时段为[τ(k),τ(k)+g1(k)]，连接收费站的分匝道信号灯绿灯开启时段为
Figure BDA0003577743030000082
τ(k)、
Figure BDA0003577743030000083
分别为控制周期C开始及结束时刻，s。转至步骤5。
步骤3：启用收费站开放车道数控制模块
步骤3.1：判断当前收费站开放车道数控制策略是否已执行H′个控制周期。若是转至2.3.2，若否转至2.5。
步骤3.2：利用步骤2.2计算得到的连接收费站的分匝道调节率和排队长度约束，计算允许上高速的交通流量。转至步骤3.3。
Figure BDA0003577743030000084
其中，q′r2(k)为控制周期k中连接收费站的分匝道允许上高速的交通流量，pcu/h。
步骤3.3：调整收费站入口收费车道启用数量，使收费站入口通行能力小于q′r2(k)。转至步骤5。
步骤4：启用主线提前换道控制模块。
步骤4.1：判断当前主线提前换道控制策略是否已执行H″个控制周期。若是转至步骤4.2，若否转至步骤5。
步骤4.2：主线合流区交通状态划分。
利用主线分车道交通需求和匝道交通需求计算主线合流区流量分布均匀度，如下
Figure BDA0003577743030000091
式中：δ为主线合流区内侧车道流量与外侧两车道流量比值，即主线合流区流量分布均匀度；qmj(k-1)为控制周期k-1中主线上游第j条车道的交通需求，pcu/h；j为主线车道编号，j＝1、2、…、N。
若主线合流区流量分布均匀度不小于1，则不对当前主线进行提前换道控制，并转至步骤5。
若存在分匝道i的调节率小于交通需求，且主线合流区流量分布均匀度不大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为拥堵。判断条件如下
Figure BDA0003577743030000092
δ≤δt (14)
若存在分匝道i的调节率小于交通需求，且主线合流区流量分布均匀度大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为缓行。
若不存在分匝道i的调节率小于交通需求，则当前主线合流区交通状态为畅通。
转至步骤4.3。
步骤4.3：根据主线合流区交通状态，利用可变信息板发布相应的主线提前换道策略，诱导主线外侧两车道小客车提前转入内侧车道，避免合流区交通拥堵，提升合流区通行能力。
步骤5：间隔控制周期C更新一次输入值，判断是否关闭复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制，若是结束控制，若否转至步骤1。
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 (7)

1.一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统，其特征在于，该系统包括入口匝道控制模块、收费站开放车道数控制模块和主线提前换道控制模块；以行车方向为准，从右往左将主线车道分别编号为1、2、…、N，N为主线车道数；在主线合流点下游和上游分别安装车流状态检测器，编号为车流状态检测器Ⅰ、车流状态检测器Ⅱ；
所述入口匝道控制模块设置在连接枢纽互通或服务区和连接收费站的匝道合流点，两股车流在此匝道合流点合并为一股车流后经集散车道汇入主线；在连接枢纽互通或服务区的分匝道上安装信号灯Ⅰ和车流状态检测器Ⅲ；在连接收费站的分匝道上安装信号灯Ⅱ和车流状态检测器Ⅳ；所述入口匝道控制模块通过控制信号灯绿灯开放时长，调整各分匝道汇入主线的交通量；
所述收费站开放车道数控制模块设置在收费站入口处，通过控制收费车道启用数量，调整上高速的交通量；在收费站入口安装车流状态检测器Ⅴ；
所述主线提前换道控制模块设置在主线上游距合流点1km至2km之间，在此位置安装可变信息板，利用可变信息板发布提前换道策略。
2.适用于权利要求1所述系统的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：利用车流状态检测器获取各检测点流量、车速和排队长度信息；
判断车流状态检测器Ⅰ获取的当前控制周期k主线外侧两车道车辆平均速度是否不大于70％的主线自由流速度，若是转至S2，若否转至S5；
S2：启用入口匝道控制模块，具体包括：
S21：计算匝道调节率；转至S22和S4；
S22：判断各分匝道排队长度是否超过其可接受的排队车辆数；
S23：计算匝道信号灯绿灯开启时长；
S24：将结果输入匝道信号灯，执行入口多匝道协同放行策略，连接枢纽互通或服务区的分匝道信号灯绿灯开启时段为[τ(k),τ(k)+g1(k)]，连接收费站的分匝道信号灯绿灯开启时段为
Figure FDA0004011940670000011
τ(k)、
Figure FDA0004011940670000012
分别为控制周期C开始及结束时刻，gi(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长；转至S5；
S3：启用收费站开放车道数控制模块，包括以下步骤：
S31：判断当前收费站开放车道数控制策略是否已执行H′个控制周期；若是转至S32，若否转至S5；
S32：利用S22计算得到的连接收费站的分匝道调节率和排队长度约束，计算允许上高速的交通流量q′r2(k)；转至S33；
S33：调整收费站入口收费车道启用数量，使收费站入口通行能力小于q′r2(k)；转至S5；
S4：启用主线提前换道控制模块，包括以下步骤：
S41：判断当前主线提前换道控制策略是否已执行H″个控制周期；若是转至S42，若否转至2.5；
S42：主线合流区交通状态划分；
若主线合流区流量分布均匀度δ不小于1，则不对当前主线进行提前换道控制，并转至S5；
若存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，且主线合流区流量分布均匀度δ不大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为拥堵；
若存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，且主线合流区流量分布均匀度δ大于阈值δt，则当前主线合流区交通状态为缓行；
若不存在分匝道i的初定调节率ri′(k)小于交通需求qri(k-1)，则当前主线合流区交通状态为畅通；
转至S43；
S43：根据主线合流区交通状态，利用可变信息板发布相应的主线提前换道策略，诱导主线外侧两车道小客车提前转入内侧车道，避免合流区交通拥堵，提升合流区通行能力；
S5：间隔控制周期C更新一次输入值，判断是否关闭复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制，若是结束控制，若否转至S1。
3.根据权利要求2所述的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，步骤S21中，计算匝道调节率，具体包括：合流点下游主线外侧两车道通行能力减去上游外侧两车道交通需求等于匝道调节率；根据连接不同区域分匝道的交通需求比值计算分匝道调节率；
r(k)＝cm12-qm12(k-1) (2)
Figure FDA0004011940670000021
其中，r(k)为控制周期k中匝道调节率，pcu/h；cm12为主线外侧两车道实际通行能力，pcu/h；qm12(k-1)为控制周期k-1中合流点上游主线外侧两车道交通需求，pcu/h；ri′(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道初定调节率，pcu/h；qri(k-1)为控制周期k-1中连接区域i的分匝道交通需求，pcu/h；i为分匝道连接区域，i＝1,2分别为连接枢纽互通或服务区、连接收费站。
4.根据权利要求3所述的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，步骤S22中，判断各分匝道排队长度是否超过其可接受的排队车辆数，具体包括：分匝道可接受的排队车辆数等于所能容纳的最大排队车辆数与折减系数的乘积；判断条件如下：
Figure FDA0004011940670000031
其中，wri(k-1)为控制周期k-1中连接区域i的分匝道实际车辆排队车辆数，pcu；
Figure FDA0004011940670000032
为连接区域i的分匝道所能容纳的最大排队车辆数，pcu；λ为可接受排队长度折减系数；
若仅连接枢纽互通或服务区的分匝道满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23；
Figure FDA0004011940670000033
ri(k)＝max{ri′(k),ri″(k)} (6)
r3-i(k)＝max{r(k)-ri(k),0} (7)
其中，ri″(k)为控制周期k中排队约束下连接区域i的分匝道调节率，pcu/h；C为控制周期时长，s；ri(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道实际调节率，pcu/h；
若仅连接收费站的分匝道i＝2满足式(4)，则令i＝2利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23；
若连接枢纽互通或服务区的分匝道i＝1和连接收费站的分匝道i＝2均满足式(4)，则令i＝1利用式(5)～(7)计算分匝道调节率；转至S23和S3；
若连接枢纽互通或服务区的分匝道i＝1和连接收费站的分匝道i＝2均不满足式(4)，转至S23。
5.根据权利要求4所述的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，步骤S23中，计算匝道信号灯绿灯开启时长，具体包括：若连接区域i的分匝道调节率ri(k)小于相应的交通需求qri(k-1)，即满足式(8)，则采用式(9)计算连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长，否则采用式(10)计算，即信号灯保持常绿；转至S24；
ri(k)＜qri(k-1) (8)
Figure FDA0004011940670000041
gi(k)＝C (10)
其中，gi(k)为控制周期k中连接区域i的分匝道信号灯绿灯时长，s；sri为连接区域i的分匝道通行能力，pcu/h。
6.根据权利要求5所述的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，步骤S32中，计算允许上高速的交通流量，表达式为：
Figure FDA0004011940670000042
其中，q′r2(k)为控制周期k中连接收费站的分匝道允许上高速的交通流量，pcu/h。
7.根据权利要求6所述的复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制方法，其特征在于，步骤S42中，利用主线分车道交通需求和匝道交通需求计算主线合流区流量分布均匀度，如下：
Figure FDA0004011940670000043
其中，δ为主线合流区内侧车道流量与外侧两车道流量比值，即主线合流区流量分布均匀度；qmj(k-1)为控制周期k-1中主线上游第j条车道的交通需求，pcu/h；j为主线车道编号，j＝1、2、…、N。
CN202210347945.5A 2022-04-01 2022-04-01 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法 Active CN114842642B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210347945.5A CN114842642B (zh) 2022-04-01 2022-04-01 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210347945.5A CN114842642B (zh) 2022-04-01 2022-04-01 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114842642A CN114842642A (zh) 2022-08-02
CN114842642B true CN114842642B (zh) 2023-02-28

Family

ID=82564729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210347945.5A Active CN114842642B (zh) 2022-04-01 2022-04-01 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114842642B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117238138B (zh) * 2023-09-26 2024-05-03 南京感动科技有限公司 一种高速公路枢纽节点渠化管控策略确定方法和系统
CN117636666A (zh) * 2023-12-04 2024-03-01 交通运输部公路科学研究所 匝道合流控制方法、系统、电子设备及存储介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102005122B (zh) * 2010-11-23 2013-05-08 上海市城市建设设计研究院 多匝道调节方法及其系统
CN102360522B (zh) * 2011-09-27 2013-11-13 浙江交通职业技术学院 一种高速公路优化控制方法
CN106600991B (zh) * 2017-01-17 2018-11-16 河北工业大学 一种基于混沌的城市快速路多匝道协调控制方法
CN108109398A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 山东易构软件技术股份有限公司 一种高架快速路多匝道协调控制系统及控制方法
CN111640297A (zh) * 2020-05-09 2020-09-08 天津市市政工程设计研究院 车路协同环境下的多匝道协同控制及辅助驾驶方法
CN112201057B (zh) * 2020-09-08 2021-11-09 同济大学 一种基于事故风险的快速路车速和匝道协同控制方法
CN112885088B (zh) * 2021-01-25 2022-05-17 浙江工业大学 一种基于动态交通流的多匝道协调控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114842642A (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114842642B (zh) 一种复合式互通主线提前换道与入口多匝道联动控制系统及方法
CN110619752B (zh) 一种基于lte-v2x通信技术的车辆与信号灯协同控制方法及控制系统
CN112349110B (zh) 双向4至10车道高速公路自动驾驶专用道汇入汇出超车系统及方法
CN110211396B (zh) 一种高速公路收费站与周边交叉口群的动态调控方法
CN106600991B (zh) 一种基于混沌的城市快速路多匝道协调控制方法
CN109064754A (zh) 一种高速公路入口分流及流量协同控制技术
CN106448194A (zh) 交叉路口交通信号和车辆协同控制方法及装置、车辆
CN100447335C (zh) “一路一线直行式”公交系统车站与路口协同设计与控制方法
CN106781563A (zh) 一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法
CN101299298A (zh) 一种道路自适应入口匝道汇入控制设备与方法
CN104966402A (zh) 一种过饱和交通流交叉口排队溢出防控方法
CN113516856B (zh) 考虑道路运行速度与交叉口交通状态的干线协调控制方法
CN102289943A (zh) 一种保证高架桥畅通的交通控制方法
CN112562318B (zh) 一种恶劣天气多发高速公路限速区的速度协同控制方法
CN104064041A (zh) 基于公用交通车队优先的交通信号灯调整系统和方法
CN112216122B (zh) 一种自动驾驶进程中交叉口车道布设与信号配时方法
CN111640297A (zh) 车路协同环境下的多匝道协同控制及辅助驾驶方法
CN115953903B (zh) 一种基于物联网的交叉口直行车辆连续通行方法
CN101140698A (zh) 一种乘客过街与信号优先协调方法
CN107386144B (zh) 一种用于城市快速路事故救援的可变车道线设计方法
CN111932916A (zh) 一种城市道路动态应急车道的控制方法及控制系统
CN108922211B (zh) 考虑站点、信号灯和前车约束的brt公交速度优化推荐方法
CN116206440A (zh) 一种基于智慧高速的交通流采集、预测、管控及信息化推送系统及方法
CN108898856A (zh) 智能城市交通优化方法与系统
CN112489457B (zh) 一种自动驾驶环境下交叉口车辆通过引导方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant