CN116013078B - 一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法，其步骤包括：1、通过智能路侧检测器，获取道路和车辆的信息；2、将获取的数据传输给控制中心；3、判断主路上是否有车辆行驶，单车行驶和车队行驶三种情况；4、根据不同的情况计算出道路标线的长度；5、控制中心将长度信息传输给智能发光道线，提示车辆发光路段禁止换道。本发明通过获取的数据来计算得到需要控制的合流区道路标线的长度，以减少匝道车辆的等待时间，从而能提高匝道车辆汇入主路的效率，降低了合流区的事故发生率，并提高了道路的安全水平。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通控制技术领域，具体来说是一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法。
背景技术
城市快速路承担着日益增加的机动车车流量，服务于市民远距离出行的需要，并在解决城市的交通拥堵方面起到了很重要的作用。在城市交通出行系统中，快速路互通式立交合流区是连接快速路与其它道路的主要节点。合流区域内机动车的行驶特性比较复杂，车辆之间容易产生相互影响；且构造形式不同，经常容易发生交通事故。在城市交通系统中，快速路合流区是连接快速路与其它道路的主要节点。值得注意的是，分合流区域是判断交通流是否稳定的主要区域，而合流区作为交通流汇合的区域，对车流的影响程度最大。
在进入主线之前，匝道车辆都要经过加速车道，且速度要达到主线的规定速度，同时注意主线车辆运行情况。在合并进入主线时，由于车流的整体速度降低，车辆密度会变大，进而提高了交通冲突发生的概率。每个合流区都具有各自不同的几何构造与交通流量，交通安全也存在差异。因此，可以考虑从交通安全设计的角度出发，进行合流区设计，从而使合流区车辆安全行驶，减少事故发生率。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足之处，提出了一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法，减少匝道车辆的等待时间，提高匝道车辆汇入主线的效率，降低了合流区的事故发生率，提高了道路的安全水平。
本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法的特点在于，包括以下步骤：
步骤1、将匝道处的快速路合流区划分为3个路段，包括：上游路段、中间路段和下游路段，其中，所述中间路段与所述匝道连通；将各个路段上的车道依次进行排序，其中，将靠近所述匝道的车道作为第一车道；对所述上游路段中第一车道上的车辆依次进行排序，在靠近匝道一侧的中间路段上的道路标线处设置有智能发光道线；
在所述匝道和中间路段之间的汇入点附近安装有智能路侧检测器，并用于获取匝道上与汇入点距离最近的车辆CR到所述汇入点间的距离XR，相应车辆的长度LR，相应车辆的速度VR；
获取上游路段的第一车道上第一辆车C1到汇入点的距离X1，获取合流路段的第一辆车C1的速度V1，获取上游路段上第i辆车的长度Li，令第i辆车与第i+1辆车之间的间距为Hi,i+1；
步骤2、判断上游路段是单车还是车队；
步骤2.1、判断上游路段上是否有车辆，若有，则执行步骤2.2，否则，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制；
步骤2.2、判断上游路段上的车辆数量是否大于等于2，且相邻车辆之间的间距是否小于阈值，若是，则表示上游路段存在车队，并执行步骤4，否则，表示上游路段上的车辆互为单车，并执行步骤3；
步骤3、计算单车情况下的智能发光道线的长度；
步骤3.1、根据式(1)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间tR,u；
步骤3.2、根据式(2)计算匝道上的车辆CR离开汇入点的时间tR,d；
步骤3.3、根据式(3)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δR；
δR＝[tR,u,tR,d] (3)
步骤3.4、根据式(4)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t1,u；
步骤3.5、根据式(5)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1离开汇入点的时间t1,d；
步骤3.6、根据式(6)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ1；
δ1＝[t1,u,t1,d] (6)
步骤3.7、判断式(7)是否成立，若成立，则表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤3.8；
式(7)中，∩表示交集；
步骤3.8、根据式(8)计算单车情况下的智能发光道线的长度F1，并执行步骤5；
式(8)中，Lmin表示车辆换道需要的最小长度，L0表示中间路段的长度；
步骤4、计算车队情况下的智能发光道线的长度；
步骤4.1、根据式(9)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间t′R,u；
步骤4.2、根据式(10)计算匝道上的车CR辆离开汇入点的时间t′R,d；
步骤4.3、根据式(11)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δR′；
δR′＝[t′R,u,t′R,d] (11)
步骤4.4、根据式(12)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t1′,u；
步骤4.5、根据式(13)计算上游路段的第一车道上车队离开汇入点的时间tM,d；
式(13)中，n表示上游路段车队中的所有车辆；
步骤4.6、根据式(14)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ1′；
δ1′＝[t1′,u,t1′,d] (14)
步骤4.7、判断式(15)是否成立，若成立，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤4.8；
步骤4.8、根据式(16)计算车队情况下的智能发光道线的长度F2，并执行步骤5；
步骤5、动态确定智能发光道线的长度；
判断F1或F2是否小于L0-Lmin，若满足，则所述智能发光道线按照长度F1或F2发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，否则，所述智能发光道线按照长度L0-Lmin发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，并注意减速礼让主线车辆，从而避免匝道上的车辆CR进入中间路段时与上游路段的第一车道上的车辆产生碰撞。
本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述动态控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述动态控制方法的步骤。
与已有技术相比，本发明的有益技术效果体现在：
1、本发明根据快速路合流区匝道上的车辆和主路上的车辆之间的位置和速度之间的关系，通过动态改变合流区智能发光道线的长度，减少了匝道车辆的等待时间，提高了匝道车辆汇入主路的效率，降低了合流区的事故发生率，提高了道路的安全水平。
2、本发明考虑了主路上没有车辆行驶，有车辆行驶和有车队行驶的三情况，还考虑车与车之间的距离，考虑的更加全面，使得提出的算法更加贴合实际，提高了快速路合流区路段动态确定的合流区路段标线长度的适用性。
3、本发明通过智能发光道线的发光长度的动态改变，提示司机在发光道线结束的地方可以变道，减少了司机时刻分心去观察主路上的情况的时间，减少了车辆的启停、怠速和急减速急加速等现象，从而减少了环境污染，符合交通可持续发展的理念。
4、本发明动态改变快速路合流区的道路标线的长度，为快速路合流区道路标线的设置提供一定的理论基础。
附图说明
图1为本发明方法的总体流程图；
图2为本发明控制过程的循环图；
图3为本发明控制道路的示意图。
具体实施方式
本实施例中，如图1所示，一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法，包括以下步骤：
步骤1、将匝道处的快速路合流区划分为3个路段，包括：上游路段、中间路段和下游路段，其中，中间路段与匝道连通；将各个路段上的车道依次进行排序，其中，将靠近匝道的车道作为第一车道；对上游路段中第一车道上的车辆依次进行排序，在靠近匝道一侧的中间路段上的道路标线处设置有智能发光道线；
在匝道和中间路段之间的汇入点附近安装有智能路侧检测器，并用于获取匝道上与汇入点距离最近的车辆CR到汇入点间的距离XR，相应车辆的长度LR，相应车辆的速度VR；
获取上游路段的第一车道上第一辆车C1到汇入点的距离X1，获取合流路段的第一辆车C1的速度V1，获取上游路段上第i辆车的长度Li，令第i辆车与第i+1辆车之间的间距为Hi,i+1。
步骤2、判断上游路段是单车还是车队；
步骤2.1、判断上游路段上是否有车辆，若有，则执行步骤2.2，否则，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制。
步骤2.2、判断上游路段上的车辆数量是否大于等于2，且相邻车辆之间的间距是否小于阈值，若是，则表示上游路段存在车队，并执行步骤4，否则，表示上游路段上的车辆互为单车，并执行步骤3。
如图2所示，为控制的循环图，用于动态确定智能发光道线发光的长度。
步骤3、计算单车情况下的智能发光道线的长度；
步骤3.1、根据式(1)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间tR,u；
步骤3.2、根据式(2)计算匝道上的车辆CR离开汇入点的时间tR,d；
步骤3.3、根据式(3)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δR；
δR＝[tR,u,tR,d] (3)
步骤3.4、根据式(4)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t1,u；
步骤3.5、根据式(5)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1离开汇入点的时间t1,d；
步骤3.6、根据式(6)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ1；
δ1＝[t1,u,t1,d] (6)
步骤3.7、判断式(7)是否成立，若成立，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤3.8；
式(7)中，∩表示交集；
步骤3.8、根据式(8)计算单车情况下的智能发光道线的长度F1，并执行步骤5；
式(8)中，Lmin表示车辆换道需要的最小长度，L0表示中间路段的长度。
步骤4、计算车队情况下的智能发光道线的长度；
步骤4.1、根据式(9)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间t′R,u；
步骤4.2、根据式(10)计算匝道上的车CR辆离开汇入点的时间t′R,d；
步骤4.3、根据式(11)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δR′；
δR′＝[t′R,u,t′R,d] (11)
步骤4.4、根据式(12)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t1′,u；
步骤4.5、根据式(13)计算上游路段的第一车道上车队离开汇入点的时间tM,d；
式(13)中，n表示上游路段车队中的所有车辆；
步骤4.6、根据式(14)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ1′；
δ1′＝[t1′,u,t1′,d] (14)
步骤4.7、判断式(15)是否成立，若成立，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤4.8；
步骤4.8、根据式(16)计算车队情况下的智能发光道线的长度F2，并执行步骤5；
步骤5、动态确定智能发光道线的长度；
判断第j个长度Fj是否满足式(17)，其中，j＝1，2，若满足，则智能发光道线按照长度Fj发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，否则，智能发光道线按照长度L0-Lmin发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，并注意减速礼让主线车辆，从而避免匝道上的车辆CR进入中间路段时与上游路段的第一车道上的车辆产生碰撞；
Fj＜L0-Lmin (17)。
本实施例中，一种电子设备，包括存储器以及处理器，该存储器用于存储支持处理器执行上述动态控制方法的程序，该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
本实施例中，一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述动态控制方法的步骤。
如图3所示，本实施例中，主路上有单辆车为例，通过安装的智能路侧检测器，获取合流区的信息，得到匝道上的车辆到达汇入点距离是50m，匝道上的车辆为5m长，匝道上的车辆速度为10m/s，主路上的车辆到达汇入点距离是80m，主路上的车辆为4m长，主路上的车辆速度为20m/s。
计算此时的交通标线的变化：
计算匝道上的车辆到达汇入点的时间：
计算匝道上的车辆离开汇入点的时间：
计算匝道上的车辆在汇入点的停留区间：δR＝[tR,u,tR,d]＝[5,5.5]；
计算匝道上的车辆到达汇入点的时间：
计算匝道上的车辆离开汇入点的时间：
计算匝道上的车辆在汇入点的停留区间：δM＝[tM,u,tM,d]＝[4,4.2]；
推出：表示主路上的车辆和匝道上的车辆没有交会的点，此时不用对合流区的交通标线进行长度控制。
Claims (3)
1.一种快速路合流区匝道车辆汇入主线的动态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将匝道处的快速路合流区划分为3个路段，包括：上游路段、中间路段和下游路段，其中，所述中间路段与所述匝道连通；将各个路段上的车道依次进行排序，其中，将靠近所述匝道的车道作为第一车道；对所述上游路段中第一车道上的车辆依次进行排序，在靠近匝道一侧的中间路段上的道路标线处设置有智能发光道线；
在所述匝道和中间路段之间的汇入点附近安装有智能路侧检测器，并用于获取匝道上与汇入点距离最近的车辆CR到所述汇入点间的距离XR，相应车辆的长度LR，相应车辆的速度VR；
获取上游路段的第一车道上第一辆车C1到汇入点的距离X1，获取合流路段的第一辆车C1的速度V1，获取上游路段上第i辆车的长度Li，令第i辆车与第i+1辆车之间的间距为Hi,i+1；
步骤2、判断上游路段是单车还是车队；
步骤2.1、判断上游路段上是否有车辆，若有，则执行步骤2.2，否则，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制；
步骤2.2、判断上游路段上的车辆数量是否大于等于2，且相邻车辆之间的间距是否小于阈值，若是，则表示上游路段存在车队，并执行步骤4，否则，表示上游路段上的车辆互为单车，并执行步骤3；
步骤3、计算单车情况下的智能发光道线的长度；
步骤3.1、根据式(1)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间tR,u；
步骤3.2、根据式(2)计算匝道上的车辆CR离开汇入点的时间tR,d；
步骤3.3、根据式(3)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δR；
δR＝[tR,u,tR,d] (3)
步骤3.4、根据式(4)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t1,u；
步骤3.5、根据式(5)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1离开汇入点的时间t1,d；
步骤3.6、根据式(6)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ1；
δ1＝[t1,u,t1,d] (6)
步骤3.7、判断式(7)是否成立，若成立，则表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤3.8；
式(7)中，∩表示交集；
步骤3.8、根据式(8)计算单车情况下的智能发光道线的长度F1，并执行步骤5；
式(8)中，Lmin表示车辆换道需要的最小长度，L0表示中间路段的长度；
步骤4、计算车队情况下的智能发光道线的长度；
步骤4.1、根据式(9)计算匝道上的车辆CR到达汇入点的时间t′R,u；
步骤4.2、根据式(10)计算匝道上的车CR辆离开汇入点的时间t′R,d；
步骤4.3、根据式(11)确定匝道上的车辆CR在汇入点的停留时间段δ′R；
δ′R＝[t′R,u,t′R,d] (11)
步骤4.4、根据式(12)计算上游路段的第一车道上第一辆车C1到达汇入点的时间t′1,u；
步骤4.5、根据式(13)计算上游路段的第一车道上车队离开汇入点的时间tM,d；
式(13)中，n表示上游路段车队中的所有车辆；
步骤4.6、根据式(14)确定上游路段的第一车道上第一辆车C1在汇入点的停留时间段δ′1；
δ′1＝[t′1,u,t′1,d] (14)
步骤4.7、判断式(15)是否成立，若成立，表示匝道上的车辆CR和上游路段上的车辆C1不会相遇，智能发光道线不发光，此时不进行控制，否则，执行步骤4.8；
步骤4.8、根据式(16)计算车队情况下的智能发光道线的长度F2，并执行步骤5；
步骤5、动态确定智能发光道线的长度；
判断F1或F2是否小于L0-Lmin，若满足，则所述智能发光道线按照长度F1或F2发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，否则，所述智能发光道线按照长度L0-Lmin发光以提示匝道上的车辆CR禁止变道，并注意减速礼让主线车辆，从而避免匝道上的车辆CR进入中间路段时与上游路段的第一车道上的车辆产生碰撞。
2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述动态控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述动态控制方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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